Imagina un gato. Asumo que te estás imaginando uno en vivo. No importa. Estás equivocado de cualquier manera, pero también tienes razón.
Esta es la premisa del experimento mental de Erwin Schrödinger de 1935 para describir los estados cuánticos, y ahora, los investigadores han logrado crear un gato de Schrödinger gordo (es decir, masivo), poniendo a prueba los límites del mundo cuántico y dónde da paso al clásico. física.
El experimento de Schrödinger es así: Un gato está en una caja con un veneno que se libera de su contenedor si se desintegra un átomo de una sustancia radiactiva, también en la caja. Debido a que es imposible saber si la sustancia se descompondrá o no en un período de tiempo determinado, el gato está vivo y muerto hasta que se abre la caja y se determina alguna verdad objetiva. (Puedes leer más sobre el experimento mental aquí.)
De la misma manera, las partículas en estados cuánticos (qubits, si se usan como bits en una computadora cuántica) están en una superposición cuántica (es decir, tanto «vivas» como «muertas») hasta que se miden. , momento en el que se rompe la superposición. A diferencia de los bits de computadora ordinarios que tienen un valor de 0 o 1, los qubits pueden ser 0 y 1 simultáneamente.
Ahora, los investigadores crearon un gato de Schrödinger que es mucho más pesado que los creados anteriormente, probando las aguas turbias donde el mundo de la mecánica cuántica da paso a la física clásica del familiar mundo macroscópico. Su investigación es publicado esta semana en la revista Science.
En el lugar del gato hipotético había un pequeño cristal, colocado en una superposición de dos estados de oscilación. Los estados de oscilación (arriba o abajo) son equivalentes a vivo o muerto en el experimento mental de Schrödinger. Se utilizó un circuito superconductor, efectivamente un qubit, para representar el átomo. El equipo acopló material de creación de campo eléctrico al circuito, lo que permitió que su superposición se transfiriera al cristal. ¿Capiche?
«Al poner los dos estados de oscilación del cristal en una superposición, hemos creado efectivamente un gato de Schrödinger que pesa 16 microgramos», dijo Yiwen Chu, física de ETH Zurich y autora principal del estudio, en una universidad. liberar.
16 microgramos equivalen aproximadamente a la masa de un grano de arena, y eso es un gato muy gordo a nivel cuántico. Es «varios miles de millones de veces más pesado que un átomo o una molécula, lo que lo convierte en el gato cuántico más gordo hasta la fecha», según el comunicado.
No es la primera vez que los físicos prueban si se pueden observar comportamientos cuánticos en objetos clásicos. El año pasado, un equipo diferente. declararon que habían entrelazado cuánticamente un tardígradoaunque varios físicos le dijeron a Gizmodo que la afirmación era una tontería.
Esto es ligeramente diferente, ya que el equipo reciente solo estaba probando la masa de un objeto en un estado cuántico, no la posibilidad de enredar a un ser vivo. Si bien eso no está en los planes del equipo, trabajar con masas aún mayores “nos permitirá comprender mejor la razón detrás de la desaparición de los efectos cuánticos en el mundo macroscópico de los gatos reales”, dijo Chu.
¿En cuanto a la verdadera frontera entre los dos mundos? “Nadie lo sabe”, escribió Matteo Fadel, físico de ETH Zurich y coautor del artículo, en un correo electrónico a Gizmodo. «Eso es lo interesante, y la razón por la que demostrar los efectos cuánticos en sistemas de masa creciente es tan innovador».
La nueva investigación toma el famoso experimento mental de Schrödinger y le da algunas aplicaciones prácticas. El control de materiales cuánticos en superposición podría ser útil en varios campos que requieren mediciones muy precisas; por ejemplo, ayudar reducir el ruido en los interferómetros que miden ondas gravitacionales.
Fadel está estudiando actualmente «si la gravedad juega un papel en la decoherencia de los estados cuánticos, es decir, si es responsable de la transición cuántica a clásica como propuso Penrose hace un par de décadas». La gravedad no parece existir en el nivel subatómico y no se tiene en cuenta en el modelo estándar de física de partículas.
El mundo cuántico está maduro para nuevos descubrimientospero, por desgracia, está repleto de incognoscibles, callejones sin saliday molestos nuevos problemas.
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