Una investigación realizada en la Universidad de Yale ha descubierto que es posible anticipar y revertir un salto cuántico en un átomo superconductor particular, lo que significa que podemos intervenir en los procesos físicos que dan origen a la materia. Los resultados se publican en la revista Nature.

Un salto cuántico es el que se produce cuando una partícula elemental pasa de uno de sus estados a otro, saliendo de la superposición que caracteriza al mundo cuántico.

Antes de manifestarse en el mundo visible, las partículas elementales fluyen en la ambigüedad onda-partícula hasta que un salto cuántico cambia su estado y se concreta en algo medible.

Esa superposición de estados colapsa y se concreta en algo tangible por el mero hecho de la observación (medición). Es lo que relata el experimento imaginario del gato de Schrödinger.

Para explicar la superposición de estados, el físico Erwin Schrödinger imaginó en 1935 un gato encerrado en una caja junto a una botella de gas venenoso y un plato de comida. El gato puede jugar con el dispositivo venenoso y morir o tomar el alimento y vivir, con una probabilidad del 50% para cada opción.

Según el mundo cuántico, el gato está en realidad vivo y muerto a la vez, en una superposición de estados, hasta que un observador (el científico), abre la caja para ver lo que ha pasado y se produce un salto cuántico. La suerte del gato se concreta en el momento de la observación.

Dentro de la caja del gato

La nueva investigación permitió a los científicos observar por primera vez lo que ocurre dentro de la caja antes de que el gato tome la decisión de tomar el alimento o el veneno, algo que hasta ahora se consideraba imposible.

Lo consiguieron usando un átomo superconductor artificial, al que introdujeron en un recinto de aluminio cerrado herméticamente (es como meter al gato dentro de la caja y cerrarla para no poder observar su interior).

En esta ocasión, los científicos se valieron de generadores de microondas para irradiar desde fuera al átomo del experimento y hacerlo visible.

De esta forma pudieron observarlo con una precisión sin precedentes, a pesar de no estar a la vista, en sus dos estados posibles: el gato queda expuesto al observador antes de que pueda elegir la comida o el veneno depositados en la caja.

Lo primero que descubrieron fue que la radiación de microondas provoca en el átomo artificial el salto cuántico, que también queda a la vista del observador (vemos si el gato toma la comida o el veneno).

También pudieron detectar cuándo el salto cuántico es inminente debido al ruido que genera: una señal acústica que se puede amplificar y ser percibida en tiempo real, anticipa el movimiento.

Los científicos observaron que antes del salto cuántico el estado del átomo se altera y deja de emitir los fotones generados por la excitación de las microondas. La señal acústica cambia y es la advertencia de que va a producirse el salto cuántico: el gato se ha levantado y se dirige a los dos recipientes.

No salto, sino transición

Otra constatación de esta investigación se refiere a la naturaleza del salto cuántico. Apreciaron que en realidad no es un salto, sino una transición, un deslizamiento. Es un proceso gradual semejante al derretimiento de un muñeco de nieve bajo el sol. Y además, constataron que una vez que el salto cuántico ha comenzado, siempre sigue el mismo patrón.

Este dato es importante porque hasta ahora se pensaba que el salto cuántico era un evento aleatorio e impredecible. Esta investigación ha determinado sin embargo que el salto cuántico no es ni repentino ni completamente aleatorio, ya que sigue una evolución continua, coherente y determinista, según describen los investigadores en su artículo.

Esas observaciones permitieron a los científicos revertir el salto cuántico después de detectar que iba a iniciarse, mediante otro pulso de microondas. Es decir, un pulso de microondas desencadena el salto cuántico y otro puede impedirlo al vuelo.

Eso significa que hemos accedido al momento en que se concreta uno de los estados del átomo artificial y que podemos corregir la decisión que ha tomado la naturaleza en ese momento.

Podemos hacer que el átomo vuelva a su estado fundamental y evitar que el gato se coma el veneno. Incluso traerlo de nuevo a la vida si ya lo ha probado, según los investigadores.

A vueltas con el observador

El nuevo experimento ha demostrado así que podemos intervenir en la creación de la realidad porque lo que pensábamos que era un comportamiento aleatorio del mundo cuántico, muestra patrones que permiten influir y revertir procesos físicos que hasta ahora considerábamos inalcanzables.

Es como rizar el rizo. Tal como explicamos en otro artículo, el papel del observador en la suerte del gato de Schrödinger se diluye a medida que se complejiza la observación: cada vez se cuestiona más que podamos tener alguna influencia en la creación de los procesos físicos.

La nueva investigación otorga, sin embargo, un nuevo protagonismo al observador: ha descubierto cómo trascender la observación para incidir directamente en la creación de la realidad… manipulándola antes de que se manifieste.

Referencia
To catch and reverse a quantum jump mid-flight. Z. K. Minev et al. Nature (2019). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1287-z