La física cuántica representa el desafío definitivo a la intuición clásica de la humanidad. Durante una conferencia en el MIT en 1964 , el físico Richard Feynman afirmó: «Puedo asegurar que nadie comprende la mecánica cuántica». Es precisamente esta extrañeza contraintuitiva la que ha llevado a los físicos, a lo largo de las décadas, a recurrir a metáforas ingeniosas para explicar uno de los principios fundamentales de la mecánica cuántica: la superposición.

La más famosa de estas metáforas es el experimento mental del gato de Schrödinger, propuesto por el físico teórico austriaco Erwin Schrödinger. En este experimento, se colocan en una caja sellada un gato, un isótopo radiactivo con un 50 % de probabilidad de desintegrarse, un contador Geiger, un frasco con veneno y un mecanismo de activación. Si el contador Geiger detecta desintegración radiactiva, el frasco se rompe, se libera el veneno y el gato muere (aclaración: ningún felino resultó herido en la realización de este experimento). Si el isótopo radiactivo no se desintegra, el gato vive.

La importancia de esta metáfora radica en su similitud matemática con la superposición cuántica y el colapso cuántico de la función de onda . Hasta que no se abra la caja, no podemos saber si el isótopo radiactivo se ha desintegrado, por lo que, desde nuestra perspectiva, el gato en la caja está vivo y muerto a la vez. Pero una vez que un observador realiza una medición (es decir, abre la caja), la «función de onda» de esta superposición de estados colapsa. Tras abrir la caja, el gato solo puede estar en uno de los dos estados: vivo o muerto.

La aparente paradoja del gato de Schrödinger, que parece estar vivo y muerto a la vez, es análoga al problema de la superposición en partículas subatómicas, que pueden parecer estar en dos estados simultáneamente hasta que se miden. Sin embargo, durante décadas, los científicos han teorizado que podrían existir variaciones más complejas del famoso experimento mental de Schrödinger, más allá del simple escenario de «vivo o muerto». Ahora, un estudio liderado por científicos de la Universidad de Oxford ha demostrado con éxito estas variaciones exóticas en el laboratorio utilizando un solo ion de estroncio-88 confinado en una trampa de iones. Manipulando tanto el estado cuántico interno del ion (es decir, su espín) como su movimiento —este último comportándose como un oscilador cuántico—, los investigadores crearon superposiciones que involucran múltiples propiedades cuánticas, no solo dos estados opuestos. Los resultados del estudio se publicaron en la revista Physical Review X.

«Este enfoque nos proporcionó una herramienta para moldear superposiciones cuánticas en prácticamente cualquier forma», declaró en un comunicado de prensa Sebastian Saner, físico de Oxford y autor principal del estudio . «Los estados que generamos exhiben simetrías rotacionales y forman sorprendentes patrones de interferencia geométrica».

Según el comunicado de prensa, estos diferentes estados surgen principalmente de cómo se distribuye la incertidumbre de la estructura cuántica o cómo se ubica en el espacio de fases. Con dos grados de libertad —proporcionados por el estado cuántico interno y el movimiento del ion—, los investigadores pudieron, en esencia, controlar el estado de movimiento del ion. Los autores explican que esto les permitió ajustar el tamaño, la fase y la separación de los componentes variables, además de alternar entre otros estados no clásicos, incluidos los estados comprimidos , tricomprimidos o cuádruples, en una sola superposición.

Esto no es solo un descubrimiento teórico interesante. Estos nuevos estados cuánticos podrían mejorar los bits cuánticos de dos niveles que se encuentran en las tecnologías cuánticas actuales, a la vez que perfeccionan los métodos de corrección de errores cuánticos.

“La imagen clásica de un sistema cuántico que se encuentra en dos lugares a la vez es solo el principio”, declaró Saner a Gizmodo . “Existe un panorama mucho más amplio de posibles estados cuánticos, y todavía estamos aprendiendo a acceder a él experimentalmente”.

La física cuántica sigue poniendo a prueba la capacidad de la mente humana para comprender la extrañeza inherente de la realidad. Pero cuanto más aprendemos, más liberamos el inmenso potencial de un futuro impulsado por estas ideas contraintuitivas.

https://www.popularmechanics.com/science/a71715312/new-schrodingers-cat/