Durante décadas, la física cuántica fue sinónimo de lo diminuto: partículas invisibles, fenómenos que solo existen en laboratorios y reglas que parecen no tener nada que ver con el mundo cotidiano. Sin embargo, en los últimos años, una serie de experimentos empezó a empujar ese límite incómodo entre lo microscópico y lo macroscópico.
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Récord en el mundo de la física: qué es la superposición cuántica
Un equipo de físicos experimentales de la Universidad de Viena logró un hito sin precedentes en la física cuántica al crear y observar la superposición cuántica más grande jamás registrada, utilizando cúmulos de unas 7.000 átomos de sodio.
Este resultado, reportado recientemente y comparado con escalas como proteínas grandes o incluso virus pequeños, duplica con creces el récord anterior, que alcanzaba solo alrededor de 2.000 átomos. Además, abre otra ventana para explorar uno de los misterios más profundos de la mecánica cuántica: el límite entre lo “cuántico” y lo “clásico”.
La superposición cuántica es una de las propiedades más extrañas y fundamentales de la mecánica cuántica. En el mundo subatómico, una partícula no tiene una posición o estado únicos y definidos hasta que se mide; antes de ese momento, existe en una combinación de posibilidades simultáneas.
Esta idea fue ilustrada de manera famosa por el experimento mental del gato de Schrödinger, en el que un gato hipotético podría encontrarse “vivo y muerto” al mismo tiempo, dependiendo de un evento cuántico aleatorio dentro de una caja cerrada. La intención original de Schrödinger no era afirmar que un gato real pudiera estar en tal estado, sino mostrar lo contraintuitivo que es aplicar reglas cuánticas a objetos grandes.
Casos anteriores de la superposición cuántica
Hasta ahora, la superposición cuántica se había observado en sistemas muy pequeños como electrones, fotones, iones o pequeñas moléculas y, aunque hubo experimentos que demostraron efectos ondulatorios incluso en partículas más grandes, como en el famoso experimento de la doble rendija, donde objetos de hasta unos 2.000 átomos mostraron interferencia, la escala de 7.000 átomos representa un salto significativo hacia lo que los físicos llaman “regímenes mesoscópicos”.
En este experimento pionero, los investigadores de Viena generaron cúmulos de sodio a temperaturas extremadamente bajas, cercanas a los 77 Kelvin, o alrededor de −196 °C, dentro de una mezcla de helio y argón. Al enfriar y condensar estos átomos en nanopartículas de aproximadamente ocho nanómetros de diámetro, pudieron enviarlos a través de un interferómetro cuántico diseñado para probar si el objeto se comportaba como onda o como partícula.
El patrón de interferencia observado —series de franjas claras y oscuras características de superposición— confirmó que el cúmulo entero se encontraba simultáneamente en dos posiciones distintas separadas por distancias mayores a su propio tamaño físico.
De la física fundamental a la tecnología del futuro: por qué este avance importa
Este resultado no solo redefine el récord de cuántico “más grande”, sino que tiene implicaciones profundas para nuestra comprensión del mundo físico. Uno de los desafíos centrales de la física moderna es entender por qué los objetos cotidianos, como tazas o personas, no exhiben superposición cuántica, aunque las leyes de la mecánica cuántica, en principio, se aplican a todas las escalas.
Los mecanismos que destruyen la coherencia cuántica parecen dominar en sistemas grandes por la interacción con el entorno, lo que hace que la superposición colapse rápidamente en estados clásicos bien definidos. Este experimento muestra que, incluso con miles de átomos, la coherencia cuántica puede persistir si se trabaja en condiciones extremadamente controladas.
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Aunque no se trata de una computadora cuántica con 7.000 cúbits operando en superposición para resolver problemas prácticos, entender y controlar sistemas cuánticos más grandes es un paso necesario para escalar tecnologías como la computación cuántica, los sensores cuánticos de alta precisión y las comunicaciones cuánticas seguras.
La capacidad de mantener estados cuánticos coherentes en sistemas más complejos puede mejorar la robustez y la eficiencia de futuros dispositivos cuánticos. Además, estos experimentos funcionan como pruebas cruciales de las predicciones de la mecánica cuántica estándar, reforzando que sus reglas siguen siendo válidas incluso cuando se acercan a escalas cada vez más grandes y complejas.
