Los científicos utilizaron un átomo artificial para mostrar la posibilidad de mantener vivo al gato de Schrödinger por un período indefinido, así como acelerar el inicio de su desaparición. Para esto y aquello, ni siquiera necesitas mirar dentro de la caja en la que este mismo gato suele sentarse (o no). El uso de analogías clásicas como esta puede parecer demasiado simplificado o extraño, pero para la ciencia es muy importante. Muestran cómo se encuentra la realidad a un nivel fundamental y pueden conducir a mejores herramientas que los físicos utilizan en la ingeniería cuántica.
Los científicos de la Universidad de Washington en St. Louis decidieron averiguar con certeza si era necesario recopilar información de un sistema cuántico, o, más simplemente, mirar una partícula, para influir en su comportamiento. ¿Quizás "frenar" sea suficiente?
Alerta de spoiler: han descubierto que no hay necesidad de mirar.
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Un poco de historia: el gato, la caja y los efectos de Zeno
Si alguien no sabe qué tipo de gato de Schrödinger, recordamos la leyenda. Según la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, un objeto físico (como un átomo) no tiene propiedades específicas hasta que lo medimos. En respuesta, el físico Erwin Schrödinger propuso un experimento mental. Sugirió que si esta interpretación es correcta, podríamos poner la sustancia radiactiva en un recipiente pequeño al lado del contador Geiger, atar el contador a un martillo y colocar el martillo sobre la cápsula de ácido para que la aplaste a medida que el átomo decae.
Si ponemos todo esto en una caja con un gato, no podremos medir las propiedades del átomo, porque, hasta donde sabemos, el átomo se descompuso simultáneamente y no se descompuso (por eso tiene una vida media). Como consecuencia, el gato estará vivo y muerto al mismo tiempo, hasta que miremos dentro.
Esta es la leyenda. Pero ella tiene doble fondo.
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En 1974, los científicos hicieron la pregunta: ¿La vida útil de un sistema inestable depende de un dispositivo de medición?
Esta paradoja ha llegado a conocerse como el efecto Zeno cuántico: ¿Qué sucede si observamos continuamente un átomo inestable? ¿Se desintegrará?
Según el efecto Zeno, bajo observación constante, nunca emitirá una sola partícula de radiación. En 1989, esto se demostró por primera vez en un experimento del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU., Y una extraña hipótesis se convirtió en una extraña realidad.
Diez años después, se propuso el efecto Zeno opuesto: el efecto Antisenon. La medición frecuente de un núcleo atómico radiactivo puede acelerar su desintegración, según el proceso.
Solo queda entender qué es una "dimensión".
Para medir algo como un átomo radiactivo, para observarlo y leer sus parámetros y propiedades, es necesario interactuar de alguna manera con él para que la información salga de alguna forma. En el proceso, las muchas posibilidades del átomo colapsan en un solo resultado, que vemos. Pero, ¿es este colapso la causa del efecto Zeno? ¿O es posible acelerar o ralentizar la descomposición de un átomo sin provocar su colapso en un estado absoluto?
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Zeno contra Antisenon
Todo esto nos devuelve a un experimento realizado por la Universidad de Washington.
Para determinar si la transmisión de información forzaría el efecto Zeno o Antiseno, los científicos utilizaron un dispositivo que en muchos sentidos se comporta como un átomo con muchos estados de energía.
Este "átomo artificial" pudo probar la hipótesis de cómo los estados de energía, modos electromagnéticos, podrían influir en estos efectos.
"La tasa de desintegración atómica depende de la densidad de los posibles estados de energía, o modos electromagnéticos, para una energía dada", dice el investigador Keiter Merch. “Para que un átomo se descomponga, debe emitir un fotón en uno de estos modos. Más modificaciones significan más formas de deterioro, por lo que el deterioro es más rápido”.
Del mismo modo, menos modificaciones significa menos opciones de descomposición, lo que explica por qué una olla atómica bajo supervisión constante nunca se soldará. Merch y su equipo pudieron manipular el número de modos en su átomo artificial antes de usar medidas estándar, verificando su estado cada microsegundo y acelerando o ralentizando su "descomposición".
"Estas medidas representan la primera observación de dos efectos de Zeno en un sistema cuántico unificado", dice Merch.
Para asegurarse de que fue la observación o la interferencia lo que resultó ser clave, los científicos hicieron una llamada cuasi-medición, que crea interferencia sin llevar al colapso del estado atómico. Nadie sabía cuál sería el resultado.
“Pero los datos recopilados durante todo el día mostraron de manera consistente que las cuasi-mediciones producían efectos Zeno de la misma manera que las mediciones convencionales”, dice Merch.
En consecuencia, es la violación en el proceso de medición, y no la medición directa en sí misma, lo que conduce a la aparición de los efectos Zeno y Antiseno.
Sabiendo esto, podemos aplicar nuevos métodos de control de sistemas cuánticos utilizando la dinámica Zeno.
¿Qué significa todo esto para el gato del pobre Schrödinger?
“El efecto Zeno dice que si probamos al gato, reiniciaremos el reloj de descomposición y salvaremos la vida del gato”, dice el científico Patrick Harrington. “Pero el truco es que los efectos de Zeno tienen que ver con la violación, no con la información, por lo que ni siquiera es necesario mirar dentro de la caja para activarlos. Se producirán los mismos efectos si simplemente agitas la caja.
ILYA KHEL
