Los físicos han creado el gato de Schrödinger más pesado del mundo, llevando el extraño comportamiento del mundo cuántico a escalas más grandes que nunca.
El truco, realizado haciendo vibrar 100 billones de átomos dentro de un cristal de zafiro del tamaño de un grano de arena, creó la superposición cuántica más pesada del mundo cuando el cristal osciló simultáneamente en dos direcciones diferentes. A pesar de pesar solo 16 microgramos (16 millonésimas de gramo), el cristal es billones de veces más pesado que las moléculas puestas en estados cuánticos a gran escala anteriores, y es visible a simple vista.
Tomando su nombre del famoso experimento mental de Erwin Schrödinger, el nuevo cristal de gato de Schrödinger podría usarse para diseñar computadoras cuánticas más robustas y revelar pistas sobre por qué los efectos cuánticos no se ven en el mundo real, según los investigadores. Sus hallazgos fueron publicados el 20 de abril en la revista Ciencia (se abre en una pestaña nueva).
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«Por supuesto, en el laboratorio no podemos realizar… un experimento con un gato real que pese varios kilogramos», dijo el autor principal. Chu Yiwenprofesor de física en el Laboratorio de Física del Estado Sólido de ETH Zurich, dijo en un comunicado. Pero «al poner los dos estados de oscilación del cristal en una superposición, hemos creado efectivamente un gato de Schrödinger que pesa 16 microgramos».
En el experimento mental de Schrödinger, las extrañas reglas del mundo cuántico se visualizan imaginando un gato colocado dentro de una caja opaca con un vial de veneno cuyo mecanismo de liberación está controlado por la desintegración radiactiva, un proceso cuántico completamente aleatorio. Hasta que se abra la caja y se observe al gato, dijo Schrödinger, las reglas de la mecánica cuántica significan que el desafortunado felino debe existir en una superposición de estados, simultáneamente vivo y muerto.
Como la mayoría de los efectos cuánticos suelen decoherirse y desaparecer a escalas macroscópicas, la analogía de Schrödinger pretendía demostrar las diferencias fundamentales entre nuestro mundo y el mundo de lo muy pequeño. Sin embargo, no existe un límite estricto entre los dos reinos, lo que permite a los físicos comenzar a engatusar objetos complejos de escala casi macroscópica para que muestren un comportamiento cuántico extraño.
Para lograrlo, los físicos conectaron la parte vibrante del cristal de zafiro a un circuito superconductor, agitándolo de tal manera que comenzó a vibrar en una superposición de dos direcciones a la vez.
Luego, para confirmar que efectivamente habían creado un gato cuántico, los investigadores midieron la separación espacial de los dos estados vibratorios del cristal. Aunque las vibraciones eran de escala subatómica (vibrando a una distancia de una mil millonésima de mil millonésima de metro), se distinguían claramente de las vibraciones térmicas y cuánticas aleatorias: el gato era real.
En el futuro, a Chu le gustaría aumentar aún más la masa del cristal del gato de Schrödinger, creando objetos cuánticos macroscópicos que podrían usarse para almacenar información de manera más sólida en computadoras cuánticas, buscar ondas gravitacionales y materia oscura, y descubrir cómo los efectos cuánticos desaparecer a la escala de los gatos reales.
