jueves , noviembre 14 2019
Inicio / Artículos / ¿Y si pudiéramos predecir cómo va a actuar el gato de Schrödinger?

¿Y si pudiéramos predecir cómo va a actuar el gato de Schrödinger?

Un equipo de físicos de la Universidad de Yale desarrolla un experimento que desafía la impredecibilidad en la física cuántica

La paradoja del gato se utiliza para ilustrar la capacidad para que existan dos estados opuestos simultáneamente

Investigadores de la Universidad de Yale han descubierto cómo atrapar y salvar al famoso gato de Schrödinger, el símbolo de la superposición cuántica y la imprevisibilidad, anticipando sus saltos y actuando en tiempo real para salvarlo del desastre proverbial. Con este descubrimiento podrían acabar con uno de los dogmas fundamentales en la física cuántica.

Este descubrimiento permite a los investigadores configurar un sistema de alerta temprana para saltos inminentes de átomos artificiales que contienen información cuántica. El estudio, que anuncia el descubrimiento, aparece este mismo lunes en la edición en línea de la revista ‘Nature’.

El gato de Schrödinger es una paradoja bien conocida que se utiliza para ilustrar el concepto de superposición, la capacidad para que existan dos estados opuestos simultáneamente, y la impredecibilidad en la física cuántica. La idea es que un gato se coloque en una caja sellada con una fuente radiactiva y un veneno que se activará si un átomo de la sustancia radiactiva se desintegra.

La paradoja

La teoría de la superposición de la física cuántica sugiere que hasta que alguien abre la caja, el gato está vivo y muerto, una superposición de estados. Abrir la caja para observar al gato hace que cambie abruptamente su estado cuántico de forma aleatoria, lo que obliga a estar vivo o muerto. El salto cuántico es el cambio discreto (no continuo) y aleatorio en el estado cuando se observa.

El experimento, realizado en el laboratorio del profesor de Yale Michel Devoret y propuesto por el autor principal Zlatko Minev, se asemeja por primera vez al funcionamiento real de un salto cuántico. Los resultados revelan un hallazgo sorprendente que contradice la opinión establecida del físico danés Niels Bohr: los saltos no son abruptos ni tan aleatorios como se pensaba anteriormente.

Para un objeto pequeño como un electrón, una molécula o un átomo artificial que contiene información cuántica (conocida como cúbit o bit cuántico), un salto cuántico es la transición repentina de uno de sus estados de energía discretos a otro. En el desarrollo de las computadoras cuánticas, los investigadores deben lidiar con los saltos de los cúbits, que son las manifestaciones de los errores en los cálculos.

Los saltos cuánticos enigmáticos fueron teorizados por Bohr hace un siglo, pero no se observaron hasta la década de 1980, en los átomos. «Estos saltos ocurren cada vez que medimos un cúbit –explica Devoret, profesor FW Beinecke de Física Aplicada y Física en Yale y miembro del Instituto Quantum de Yale–. Se sabe que los saltos cuánticos son impredecibles a largo plazo. A pesar de eso, queríamos saber si sería posible obtener una señal de advertencia anticipada de que un salto está a punto de ocurrir de manera inminente».

Impacto fundamental

Minev observó que el experimento se inspiraba en una predicción teórica del profesor Howard Carmichael de la Universidad de Auckland, pionero de la teoría de la trayectoria cuántica y coautor del estudio. Además de su impacto fundamental, el descubrimiento es un gran avance potencial en la comprensión y el control de la información cuántica. Los investigadores dicen que administrar de manera confiable los datos cuánticos y corregir los errores a medida que ocurren es un desafío clave en el desarrollo de computadoras cuánticas completamente útiles.

Para este nuevo estudio, el equipo de Yale utilizó un enfoque especial para monitorizar indirectamente un átomo artificial superconductor, con tres generadores de microondas que irradian el átomo encerrado en una cavidad 3D hecha de aluminio. El método de monitoreo doblemente indirecto, desarrollado por Minev para circuitos superconductores, permite a los investigadores observar el átomo con una eficiencia sin precedentes.

La radiación de microondas agita el átomo artificial a medida que se observa simultáneamente, dando como resultado saltos cuánticos. La pequeña señal cuántica de estos saltos se puede amplificar sin perder la temperatura ambiente. Aquí, su señal puede ser monitorizada en tiempo real. Esto permitió a los investigadores ver una repentina ausencia de fotones de detección (fotones emitidos por un estado auxiliar del átomo excitado por las microondas). Esta pequeña ausencia es la advertencia anticipada de un salto cuántico.

Estamos ahora ante un punto crucial, aseguran los investigadores. Mientras que los saltos cuánticos aparecen discretos y aleatorios a largo plazo, revertir un salto cuántico significa que la evolución del estado cuántico posee, en parte, un carácter determinista y no aleatorio. El salto siempre se produce de la misma manera predecible desde su punto de inicio aleatorio. 

«Los saltos cuánticos de un átomo son algo análogos a la erupción de un volcán –compara Minev–. Son completamente impredecibles a largo plazo. Sin embargo, con la supervisión correcta podemos detectar con certeza una advertencia anticipada de un desastre inminente y actuar sobre ella antes de que haya ocurrido».

FUENTE

https://www.elperiodico.com/es/ciencia/20190603/logran-predecir-saltos-gato-schrodinger-fisica-cuantica-7487362

Prueba también con

«Te llamamos de Microsoft porque tu router ha sido hackeado, danos acceso a tu PC»

En casa de Aldara, el teléfono sonó un sábado por la mañana. «Hablaban en inglés, ...