¿Se puede abrir la caja sin molestar al gato de Schrödinger?

Hacerlo nos permite averiguar si el gato está vivo o muerto, pero unos investigadores han hallado una forma de reconstruir cómo se encontraba antes de intervenir.

Las partículas cuánticas, como los fotones, se comportan de modo extraño: por ejemplo, los electrones pueden encontrarse a la vez en varios lugares, hasta que se hace una medición, momento en el que se define su posición.

Esto implica que no existe una realidad independiente del observador, sino que es la propia observación la que define la realidad.

Esto resulta muy difícil de aceptar, porque la realidad cotidiana que se puede observar no se rige por las mismas reglas.

Una bombilla está apagada o encendida con independencia de si alguien la está mirando o no.

Pero no ocurre igual en el mundo cuántico: allí, una bombilla se encontraría en una superposición de estados, encendida y apagada a la vez, hasta que interviniera un observador.

Curiosamente, no puede predecirse el estado final: solo se puede calcular la probabilidad de obtener cada resultado.

Estas desconcertantes ideas provocaron el nacimiento del gato de Schrödinger, ese felino teórico metido en una caja y que está vivo y muerto a la vez hasta que alguien abre la tapa y echa un vistazo.

Nació cuando, en 1935, el físico Erwin Schrödinger trató de explicar con esta paradoja lo imposible de las propiedades del mundo cuántico, en un profundo y técnico debate con Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen.

Mientras que en el mundo clásico, real, está claro que el gato estará vivo o muerto antes de que abramos la caja, en el mundo cuántico estará en una superposición de estados, que no se definirá hasta que alguien mire.

¿Cuál es la explicación?

El «pobre» gato de Schrödinger está atrapado en un caja que tiene un mecanismo capaz de matarle.

El ingenio consiste en un martillo preparado para romper un frasco de ácido cianhídrico, totalmente letal para un gato.

Dicho martillo se activa cuando una partícula radiactiva decae, cosa que puede hacer con una probabilidad del 50% en un instante concreto.

De esta forma, si la partícula se desintegra, el veneno se libera y el gato muere.

Curiosamente, en ese mismo instante, la mecánica cuántica describe el sistema diciendo que el gato se encuentra en una superposición de estados «vivo» y «muerto».

Pero, si se pudiera abrir la caja, encontraríamos que el gato está vivo o muerto.

El gato de Schrödinger solo existe en la imaginación, pero los científicos llevan décadas tratando de construir gatos (sistemas cuánticos en superposición de estados) cada vez con más partículas, o incluso tratando de salvarle la vida al animal.

Ahora, un estudio que se acaba de publicar en New Journal of Physics, y elaborado por científicos de la Universidad de Hiroshima (Japón) y del Instituto de Tecnología de Bombay (India), ha pretendido encontrar una forma de abrir la tapa de la caja sin necesidad de definir el estado del gato:

En concreto, de hacer una medida, definiendo el estado de una partícula cuántica, pero buscando un modo de «rebobinar» la situación y de averiguar cómo era antes de la medida.

«Normalmente, observamos para encontrar algo», ha dicho en un comunicado Holger F. Hofmann, coautor del estudio.

«Pero, el problema de la mecánica cuántica es que mirar cambia el objeto observado».

Este inconveniente, ha proseguido, implica que se pierde información y que es posible que realmente no se describa la realidad, por lo que se acaba «pagando un precio por adelantado».

Por ello, su artículo propone recuperar la superposición de estados inicial, antes de la medida, leyendo los datos cuánticos. ¿Cómo?

Hoffman lo ha explicado recurriendo, cómo no, al gato más famoso de la ciencia:

«El gato de Schrödinger está en una caja y los científicos no saben si está vivo o muerto», ha dicho el investigador.

«Pero colocamos una cámara que pueda tomar una foto del interior desde fuera. La foto tomada sale borrosa: podemos ver al gato pero no saber si está vivo o muerto.

Además, el flash de la cámara también ha retirado la marca cuántica que define la superposición del gato. Ahora, esta foto está entrelazada con el destino del gato.

Así, por ejemplo, podemos decidir qué ocurrió con el gato, sencillamente procesando la foto de cierta manera».

Sería algo así como si, en función de si reveláramos la foto en una sala oscura de una forma u otra, o si se decidiera procesarla con un computador, obtuviésemos distintos resultados sobre cuál era el destino del gato en el momento fatídico.

«Dependiendo del método que usemos para procesar la foto, podemos averiguar si el gato está vivo o muerto, o qué le hizo el flash al gato, restaurando la marca cuántica, sobre su superposición», ha dicho Hoffman.

«La elección del observador determina lo que sabemos sobre el gato», ha proseguido.

«Podemos descubrir si el gato está vivo o muerto o restaurar la marca cuántica que se borró cuando se tomó la foto, pero no ambas».

Todo esto, que en la realidad adopta la forma de una aproximación matemática, es un pequeño paso adelante en la titánica tarea de desentrañar los misterios de la mecánica cuántica.

Hoy por hoy, su aplicación más inmediata está relacionada con la computación cuántica, aunque también podría ser aprovechada para las medidas de precisión y la criptografía cuántica.

Para Hoffman es también una forma de entender el desconcertante mundo cuántico:

«Me centré en mediciones porque es de ahí de donde viene la extrañeza de la física cuántica». Que se lo pregunten al gato de Schrödinger.

Fuente: ABC