¿Qué hacen las partículas subatómicas cuando nadie las mira? Físicos británicos lo descubren

La forma en que las partículas interactúan con su entorno se puede usar para rastrear las partículas cuánticas cuando no se observan. /Universidad de Cambridge

Una de las ideas fundamentales de la teoría cuántica es que los objetos cuánticos pueden existir como una onda y como una partícula, pero que hasta que no se las observa, no toman una forma u otra, que no existen como uno o el otro hasta que se midan. Aquella analogía del desafortunado (y ficticio) gato de Schrödinger, cuya premisa era que, hasta que no se abriera la caja en la que se encontraba para descubrirlo, el animal estaba muerto y vivo a la vez. Ahora, físicos de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) han demostrado que la forma en que las partículas interactúan con su entorno se puede usar para rastrear las partículas cuánticas cuando no se observan, algo que hasta ahora, se pensaba que era imposible.

"Esta premisa, comúnmente conocida como función de onda, se ha utilizado más como una herramienta matemática que como una representación de partículas cuánticas reales", dijo en un comunicado David Arvidsson-Shukur, estudiante en el Laboratorio Cavendish, de la universidad británica, y autor principal del artículo, publicado en Physical Review A. "Es por eso que asumimos el desafío de crear una forma de rastrear los movimientos secretos de partículas cuánticas".

Los fundadores de la física moderna idearon fórmulas para calcular las probabilidades de diferentes resultados de experimentos cuánticos. Sin embargo, no proporcionaron ninguna explicación de lo que está haciendo una partícula cuántica cuando no se está observando. Experimentos anteriores han sugerido que las partículas podrían hacer cosas no clásicas cuando no se observan, como si existieran en dos lugares al mismo tiempo.

Seguir la huella de las partículas

En su trabajo, los investigadores de Cambridge consideraron el hecho de que cualquier partícula que viaje a través del espacio interactuará con su entorno. Estas interacciones son lo que ellos llaman el etiquetado de la partícula. Las interacciones codifican información en las partículas que luego pueden decodificarse al final de un experimento, cuando se miden las partículas.

Cualquier partícula siempre interactuará con su entorno y esta interacción lo etiquetará en el camino. El equipo ha diseñado la forma de mapear estas interacciones sin necesidad de mirarlas. La técnica sería útil para los científicos que realizan mediciones al final de un experimento pero desean seguir los movimientos de las partículas durante todo el experimento.

Los investigadores encontraron que esta información codificada en las partículas está directamente relacionada con la función de onda que Schrödinger postuló hace un siglo, pese a que anteriormente se creía que esta era una herramienta computacional abstracta para predecir los resultados de los experimentos cuánticos. "Nuestro resultado sugiere que la función de onda está estrechamente relacionada con el estado real de las partículas. Hemos podido explorar el dominio prohibido de la mecánica cuántica: delimitar el camino de las partículas cuánticas cuando nadie las está observando", concluye Arvidsson-Shukur.

Un grupo de científicos de España y China modeló el proceso de evolución de dos criaturas primitivas, mediante un modelo de computación cuántica. Para ello, los investigadores usaron la computadora cuántica en la nube IBM ibmqx4 y demostraron que las leyes de la evolución realmente funcionan en dicho sistema. La preimpresión del artículo está disponible desde hace unos días en arXiv.org.

Beatriz de Vera
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