La física de partículas es tan necesaria para explicar el mundo atómico como incomprensible. Uno de sus mayores misterios es, por ejemplo, cómo partículas pueden existir, aparentemente, en dos estados a la vez (un salto cuántico).
Un grupo de investigadores ha configurado un sistema de alerta temprana para anticipar los saltos inminentes de átomos artificiales que contienen información cuántica. Y, de paso, vuelan de un plumazo años de teoría fundamental de física cuántica.
Trasladado al clásico ejemplo académico de la paradoja de Schrödinger, podría decirse que los científicos han logrado salvar al gato de su incierto final. Repasemos qué dice la paradoja antes de continuar.
La paradoja de Schrödinger
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 coloca en una caja sellada con una fuente radiactiva y un veneno que se activará si un átomo de la sustancia radiactiva se desintegra. La teoría de la superposición de la física cuántica sugiere que hasta que alguien abre la caja, el gato está vivo y muerto al mismo tiempo: 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 nuevo experimento, realizado en el laboratorio del profesor de Yale Michel Devoret y propuesto por el autor principal del estudio 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.
Los saltos cuánticos enigmáticos fueron teorizados por Bohr hace un siglo, pero no se observaron hasta la década de 1980, en los átomos.
Tal como expresan los investigadores: “Se sabe que los saltos cuánticos son impredecibles a largo plazo. A pesar de eso, agregó Minev, "queríamos saber si sería posible obtener una señal de advertencia anticipada de que un salto está a punto de ocurrir de manera inminente".
El equipo de Yale utilizó un enfoque especial para monitorear 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 monitoreada 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.
La paradoja de Schrödinger
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 coloca en una caja sellada con una fuente radiactiva y un veneno que se activará si un átomo de la sustancia radiactiva se desintegra. La teoría de la superposición de la física cuántica sugiere que hasta que alguien abre la caja, el gato está vivo y muerto al mismo tiempo: 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 nuevo experimento, realizado en el laboratorio del profesor de Yale Michel Devoret y propuesto por el autor principal del estudio 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.
Los saltos cuánticos enigmáticos fueron teorizados por Bohr hace un siglo, pero no se observaron hasta la década de 1980, en los átomos.
Tal como expresan los investigadores: “Se sabe que los saltos cuánticos son impredecibles a largo plazo. A pesar de eso, agregó Minev, "queríamos saber si sería posible obtener una señal de advertencia anticipada de que un salto está a punto de ocurrir de manera inminente".
El equipo de Yale utilizó un enfoque especial para monitorear 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 monitoreada 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.
Alberto García Fontánez 4ºA
Revista:El muy interesante
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