© livescience/alamyUna foto de un gato mejorada digitalmente
Los físicos han creado un estado de gato de Schrödinger a temperaturas inusualmente altas, y podría ser un paso importante hacia el desarrollo de ordenadores cuánticos prácticos.
Los estados del gato de Schrödinger existen en dos estados cuánticos distintos simultáneamente y toman su nombre del famoso experimento mental de Erwin Schrödinger de un gato que está simultáneamente vivo y muerto.
Sin embargo, para alcanzar estos estados, los objetos cuánticos suelen tener que enfriarse hasta su estado básico, que se encuentra unas fracciones por encima del cero absoluto (menos 459,67 grados Fahrenheit o menos 273,15 grados Celsius).
Pero ahora, un equipo de científicos ha demostrado que se puede alcanzar un estado de superposición cuántica a temperaturas significativamente más cálidas que antes. Los investigadores publicaron sus hallazgos el 4 de abril en la revista Science Advances.
"Schrödinger también supuso un gato vivo -es decir, "caliente"- en su experimento mental", afirma en un comunicado Gerhard Kirchmair, coautor del estudio y físico de la Universidad de Innsbruck (Austria). "Queríamos saber si estos efectos cuánticos también pueden generarse si no partimos del estado básico 'frío'".
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 frasco de veneno cuyo mecanismo de liberación está controlado por la desintegración radiactiva, un proceso cuántico completamente aleatorio. Según explicó Schrödinger, hasta que se abre la caja y se observa al gato, las reglas de la mecánica cuántica implican que el desafortunado felino debe existir en una superposición de estados, vivo y muerto simultáneamente.
Como la mayoría de los efectos cuánticos suelen descohesionarse y desaparecer a escalas mayores, la analogía de Schrödinger pretendía demostrar las diferencias fundamentales entre nuestro mundo y el mundo de lo muy pequeño.
Normalmente, los estados cuánticos de este tipo sólo pueden alcanzarse a temperaturas extremadamente bajas. Esto significa que los qubits (bits cuánticos) que se encuentran dentro de los ordenadores cuánticos tienen que mantenerse dentro de criostatos extremadamente fríos para que no se descohesionen y pierdan su información.
Sin embargo, no existe ningún límite rígido entre el reino cuántico y el nuestro, y los físicos han tenido éxito en el pasado consiguiendo que objetos más grandes muestren un comportamiento cuántico extraño.
Con esta idea en mente, los físicos responsables de la nueva investigación colocaron un qubit dentro de un resonador de microondas. Tras unos cuidadosos ajustes, consiguieron que el qubit entrara en un estado de superposición a una temperatura de 1,8 kelvins (-456,43 F o -271,35 C). Sigue siendo una temperatura muy fría, pero es 60 veces más caliente que la temperatura ambiente de la cavidad.
"Muchos de nuestros colegas se sorprendieron cuando les hablamos por primera vez de nuestros resultados, porque normalmente pensamos en la temperatura como algo que destruye los efectos cuánticos", dijo en el comunicado Thomas Agrenius, coautor del estudio y estudiante de doctorado en el Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona. "Nuestras mediciones confirman que la interferencia cuántica puede persistir incluso a altas temperaturas".
Aunque probablemente demasiado incrementales para tener un impacto práctico inmediato, los hallazgos de los científicos podrían liberar algún día a la computación cuántica de la necesidad de almacenar los ordenadores en entornos extremadamente fríos, especialmente si los investigadores pueden seguir aumentando las temperaturas a las que se puede lograr la superposición.
"Nuestro trabajo revela que es posible observar y utilizar fenómenos cuánticos incluso en entornos menos ideales y más cálidos", afirma Kirchmair. "Si podemos crear las interacciones necesarias en un sistema, en última instancia la temperatura no importa".
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