Este gato está muy vivo (y no)

• En #OrbitaLaika8 intentamos explicar qué es eso de la mecánica cuántica
• El gato de Schrödinger es la paradoja más popular de la física cuántica
• La propuso el nobel austríaco Erwin Schrödinger en 1935
• Permitiría construir un superordenador destinado a cambiar nuestro futuro

Hasta que no miramos dentro de la caja el gato está vivo y muerto a la vez. Nuestro acto de mirar define la suerte del minino.

En #OrbitaLaika8 intentamos explicar qué es eso de la mecánica cuántica. “Eso me suena a ciencia ficción” decía uno de los entrevistados a pie de calle.

La paradoja del gato de Schrödinger

A muchos les sonaba eso del gato de Schrödinger, que es la paradoja más popular de la física cuántica. La propuso el nobel austríaco Erwin Schrödinger en 1935.

“El gato de Schrödinger, que es la paradoja más popular de la física cuántica“

Es un experimento mental que muestra lo desconcertante del mundo cuántico, en el que un gato imaginario encerrado en una caja podría estar muerto y vivo a la vez, para describir una propiedad de la materia a niveles subatómicos conocida como superposición, que consiste básicamente en que una partícula, como un electrón o un fotón, aunque parezca raro, puede estar en varios estados a la vez. Es una forma de expresar un concepto fundamental de la física cuántica: la dualidad onda-partícula, que hace, por ejemplo, que el electrón sea partícula y onda a la vez hasta que lo observamos. Es decir, hasta que no miramos dentro de la caja el gato está vivo/muerto. Nuestro acto de mirar define la suerte del minino.

“Nunca podemos experimentar con electrones aislados, ni con átomos ni pequeñas moléculas“

Esta paradoja mental no era más que un sustitutivo para paliar la falta de tecnología que hacía imposible experimentar a niveles subatómicos. “Nunca podemos experimentar con electrones aislados, ni con átomos ni pequeñas moléculas. Lo hacemos con nuestros pensamientos, pero esto siempre tiene consecuencias ridículas”, se lamentaba en 1952 Erwin Schrödinger.

Unos instantes en la vida del 'famoso gato'

Pero el tiempo ha pasado y hoy los científicos no solo pueden manipular los átomos y las partículas individuales, sino ‘grabar’ unos instantes de la vida del famoso gato. Y como muestra un botón, aquí está la película 'Cincuenta milisegundos en la vida de un gato de Schrödinger', –en realidad dura 25 segundos porque la acción se ralentiza– que si bien no está precisamente entre las favoritas a los Oscar de este año tiene mucha investigación por detrás. ¡Pero no esperes ver un gato! La película consiste en el movimiento sinuoso de una gráfica de colores y en 3D y los protagonistas son un puñado de fotones, que en esta ocasión actúan en su papel de onda, no en el de partícula.

Cincuenta milisegundos en la vida de un gato de Schrödinger: un objeto puede estar en dos sitios o dos estados a la vez

En el clip –presentado en Madrid a finales del año pasado por el Nobel de Física de 2012 Serge Haroche– se observan dos picos máximos a los lados que equivalen a los estados clásicos del gato vivo y el gato muerto, pero en medio hay otras zonas positivas –rojizas– y picos negativos –azulados–, que corresponden a las señales de interferencia que describen la coherencia cuántica del gato –que es un estado que mantiene su fase durante un cierto periodo de tiempo–.

“Utilizando ‘supergatos de Schrödinger’ en paralelo, en su estado vivo y muerto, calcularían fenómenos complicadísimos“

Mantener esa coherencia a lo largo de los experimentos es uno de los grandes retos de los científicos y una de las condiciones para que pueda avanzar la supercomputación cuántica.

Midiendo de manera sutil esas interferencias que vemos en el vídeo podríamos extraer información de forma mucho más rápida que con los ordenadores clásicos, utilizando ‘supergatos de Schrödinger’ que en paralelo, en su estado vivo y muerto, calcularían fenómenos complicadísimos.

Avanzar en el conocimiento

Y es que diseñar y construir un ordenador capaz de realizar millones de operaciones simultáneas, mucho más potente que los actuales y que permitiría desde realizar predicciones climáticas, hasta avanzar en el conocimiento de la mente humana, la fabricación de nuevos materiales o medicinas, es una de las grandes avances que permitiría el dominio de las leyes de la mecánica cuántica.

“El desafío es gigantesco“

A ello se dedica por ejemplo el investigador español Juan Ignacio Cirac, director de la División Teórica del Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica. Google y otras compañías como IBM parecen haber dado ya el primer paso para construir ese superordenador destinado a cambiar nuestro futuro. El desafío es gigantesco.