Recrean con éxito el ‘Gato de Schrödinger’ en un laboratorio alemán

Un Gato de Schrödinger construido con pulsos de luz. Eso es lo que han fabricado en el laboratorio del Instituto Max Planck en Garching (Alemania). En concreto, luces de láser (paquetes de fotones) que han podido ver en dos estados a la vez. Algo así como observar a la luz “viva y muerta a la vez”, tal y como planetaba con un gato en 1935 uno de los experimentos mentales más alocados de la historia de la física. Erwin Schrödinger creía que aunque en el mundo cuántico, el de lo más pequeño, hay partículas, como los fotones, pueden estar en dos estados a la vez (“girando” –esto es metafórico– hacia un lado y el contrario, por ejemplo) no podríamos verlo. Pero hace un tiempo que sabemos que sí es posible, aunque no tanto como para que afecte al devenir vital de la materia en escalas como las del tamaño de un gato.

En 1935, Erwin Schrödinger planteó un experimento mental absurdo. Una caja opaca con una botella de veneno, un martillo que se activa con una partícula radiactiva y un gato en su interior. En mecánica cuántica, decimos que hay partículas que pueden estar en dos estados a la vez. Algo así como moviéndose en dos direcciones distintas al mismo tiempo. Un estado o tipo de movimiento golpearía el martillo, liberando el veneno e intoxicando al gato dentro de la caja. El otro no lo desataría. Eso implica algo verdaderamente loco: hay un momento en que el gato está vivo y muerto a la vez. Sin embargo, sabemos que en el mundo cuántico en el momento que un observador echa un vistazo, el sistema colapsa: la partícula ‘elige’ de golpe estar en uno de los dos estados, implicando que el gato viva o muera en el momento en que abrimos la caja y observemos | Vídeo: M.V. 

Para realizar este experimento filosófico en el laboratorio, los físicos han recurrido a varios sistemas modelo. El implementado en este caso sigue un esquema propuesto por los teóricos Wang y Duan en 2005. Aquí, la superposición de dos estados de un pulso óptico sirve como gato. 

Los investigadores involucrados en el proyecto se mostraron inicialmente escépticos en cuanto a si sería posible generar y detectar de manera fiable dichos estados cuánticos gatunos con la tecnología disponible. La mayor dificultad radica en la necesidad de minimizar las pérdidas de luz en su experimento. Una vez que se logró esto, se encontraron todas las mediciones para confirmar el juego mental de Schrödinger. El experimento permite a los científicos explorar el ámbito de aplicación de la mecánica cuántica y desarrollar nuevas técnicas para la comunicación cuántica.

Láser entrelazado cuánticamente

El laboratorio del Instituto Max Planck en Garching está equipado con todas las herramientas necesarias para realizar experimentos de vanguardia en óptica cuántica. Se utilizan una cámara de vacío y láseres de alta precisión para aislar un solo átomo y manipular su estado. En el núcleo de la configuración hay un resonador óptico, que consta de dos espejos separados por una ranura de solo 0,5 mm de ancho, donde un átomo puede quedar atrapado. Un pulso de láser se alimenta en el resonador y se refleja, y por lo tanto interactúa con el átomo.

Como resultado, la luz reflejada se entrelaza con el átomo. Es decir, lo que le pasa a los fotones de la luz repercute al átomo atrapado, incluso aunque “no se toquen”. Al realizar una medición adecuada en el átomo, el pulso óptico se puede preparar en un estado de superposición, al igual que el del Gato de Schrödinger. Una característica especial del experimento es que los estados entrelazados pueden generarse de manera determinista. En otras palabras, se produce un estado de gato-láser en cada prueba. Cada vez que miramos, el gato-láser o está vivo o está muerto. Pero sabemos que ha estado vivo y muerto a la vez justo antes de mirar.

Hemos tenido éxito en generar estados de gato-láser voladores 

“Hemos tenido éxito en generar estados de gato-láser voladores y hemos demostrado que se comportan de acuerdo con las predicciones de la mecánica cuántica. Estos hallazgos demuestran que nuestro método para crear estados de gato funciona y nos permitió explorar los parámetros esenciales”, explica el estudiante Stephan Welte.