Una versión óptica del conocido experimento mental de Schrödinger ha sido ejecutada Instituto Max Planck de Óptica Cuántica. En este caso, los pulsos de luz láser juegan el papel del gato.
Los conocimientos adquiridos con el proyecto abren nuevas perspectivas para un mejor control de los estados ópticos, que en el futuro pueden utilizarse para comunicaciones cuánticas.
En 1935, Erwin Schrödinger formuló un experimento mental diseñado para captar la naturaleza paradójica de la física cuántica.
“Según la idea de Schrödinger, es posible que una partícula microscópica, como un solo átomo, exista en dos estados diferentes a la vez. Esto se denomina superposición. Además, cuando una partícula de este tipo interactúa con un objeto macroscópico, puede llegar a estar entrelazada, y el objeto macroscópico puede terminar en estado de superposición. Schrödinger propuso el ejemplo de un gato, que puede estar vivo o muerto, dependiendo de si un átomo radiactivo ha decaído o no, una noción que está en conflicto obvio con nuestra experiencia cotidiana”, explica el profesor Gerhard Rempe, director del Departamento de Dinámica Cuántica.
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 el gato. Las técnicas experimentales necesarias para implementar esta propuesta, en particular un resonador óptico, se han desarrollado en el grupo de Rempe en los últimos años, según un comunicado.
Los investigadores involucrados en el proyecto se mostraron inicialmente escépticos en cuanto a si sería posible generar y detectar de manera confiable dichos estados cuánticos de gato enredado con la tecnología disponible. La mayor dificultad radica en la necesidad de minimizar las pérdidas ópticas en su experimento. Una vez que se logró esto, se encontraron todas las mediciones para confirmar la predicción 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.
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 entrelza con el átomo. 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 en cada prueba.
“Hemos tenido éxito en generar estados de gato ópticos 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.
Fuente: EP