El gato de Schrödinger acaba de volverse mucho más grande. Un equipo de físicos ha logrado crear la «superposición» más grande jamás registrada, demostrando que miles de átomos agrupados pueden desafiar nuestra intuición y comportarse como ondas y partículas al mismo tiempo.
Durante casi un siglo, la física ha convivido con una paradoja incómoda. La teoría cuántica nos dice que las partículas pueden existir en una «neblina» de ubicaciones posibles simultáneamente, pero nuestra experiencia cotidiana nos muestra objetos sólidos y definidos. ¿Dónde termina lo cuántico y empieza lo real? Un nuevo experimento realizado en la Universidad de Viena acaba de empujar esa frontera más lejos que nunca.
Un gigante en el mundo cuántico
El equipo de investigadores logró poner cúmulos individuales de aproximadamente 7.000 átomos de sodio metálico en un estado de superposición. Para ponerlo en perspectiva, se trata de objetos de unos 8 nanómetros de ancho, una masa comparable a la de una proteína grande o una pequeña partícula viral.
En lugar de atravesar el dispositivo experimental como si fueran pelotas de billar —en una línea recta y definida—, estos pesados cúmulos se comportaron como olas en el mar. Se «dispersaron» en una superposición de caminos espacialmente distintos, separados por 133 nanómetros, para luego volver a encontrarse e interferir entre sí, formando un patrón que los investigadores pudieron detectar.
«Es un resultado fantástico», asegura Sandra Eibenberger-Arias, física del Instituto Fritz Haber en Berlín. Según explica la experta, aunque la teoría cuántica no impone un límite de tamaño para la superposición, los objetos cotidianos claramente no se comportan así. Este experimento ayuda a responder la gran pregunta, casi filosófica: «¿existe una transición entre lo cuántico y lo clásico?». Los autores demuestran que, al menos para cúmulos de este tamaño, la mecánica cuántica sigue siendo totalmente válida.
Miles de horas mirando ruido
Llegar a este resultado no fue tarea sencilla. Observar efectos cuánticos a esta escala es una pesadilla técnica, ya que cualquier factor externo puede destruir el delicado estado de superposición. Una molécula de gas perdida, un poco de luz o un campo eléctrico pueden arruinarlo todo; incluso la más mínima desalineación de las rejillas del experimento borra el patrón de interferencia.
Sebastian Pedalino, coautor del estudio, confiesa que el proceso fue extenuante. Le tomó al equipo dos años completos poder ver la señal. Antes de ese momento de éxito, Pedalino pasó «miles de horas» en un laboratorio en el sótano mirando «líneas planas y ruido» en los monitores.
Para lograrlo, generaron un haz de estos cúmulos a una temperatura de 77 grados Kelvin (-196 ºC) en un ultra alto vacío. Luego, hicieron pasar este haz a través de un interferómetro compuesto por tres rejillas construidas con rayos láser. La primera rejilla canalizaba los cúmulos a través de brechas estrechas, desde donde se expandían y viajaban sincronizados como ondas, interfiriendo luego en una segunda serie de rendijas.
¿Por qué el universo no es borroso?
Este experimento toca el corazón de un debate histórico. En 1935, Erwin Schrödinger ideó su famoso experimento mental del gato para mostrar lo absurdo de las interpretaciones cuánticas: un gato encerrado con un veneno activado por un átomo radiactivo estaría vivo y muerto a la vez hasta que alguien abriera la caja.
En el mundo real, los objetos se vuelven demasiado complejos o interactúan demasiado con el entorno para mantener esa superposición, una idea conocida como «decoherencia». Pero también existen teorías de «colapso», que sugieren que la naturaleza simplemente detiene el comportamiento cuántico cuando un objeto supera cierta masa.
Este nuevo récord, que es diez veces mayor que el anterior según una medida de «macroscopicidad», sugiere que si ese límite natural existe, todavía no lo hemos encontrado.
Implicancias para el futuro: computadoras y virus
Más allá de la teoría, el hallazgo tiene una importancia práctica crucial. Giulia Rubino, física de la Universidad de Bristol, señala que las computadoras cuánticas del futuro necesitarán mantener millones de objetos en un estado cuántico para realizar cálculos útiles. Si la naturaleza hiciera colapsar los sistemas pasada cierta escala, y esa escala fuera menor a la necesaria para una computadora cuántica, estaríamos ante un problema tecnológico grave. «La única forma de responder esto es escalando los experimentos», afirma Rubino.
El equipo de Viena ya mira hacia el próximo desafío: la biología. Stefan Gerlich, coautor del estudio, menciona que escalar más allá no será fácil porque las partículas más masivas tienen longitudes de onda más cortas, lo que dificulta distinguir las predicciones cuánticas de las clásicas. Sin embargo, ya están trabajando para someter materia biológica al mismo proceso.
La idea es intentar poner virus en estado de superposición. Aunque son frágiles y pueden fragmentarse durante el vuelo, Pedalino cree que «ya no está tan fuera del alcance». Si bien un virus no se considera vivo, lograr que interfiera cuánticamente consigo mismo llevaría la ciencia a un régimen completamente nuevo.
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