Físicos han probado un método que podría potencialmente amplificar superposiciones de estados clásicos de luz más allá de los límites microscópicos y ayudar a delimitar los mundos cuántico y clásico.

Alexander Lvovsky, miembro del CIFAR Quantum Information Science, dirigió el equipo de científicos del Russian Quantum Center y de la Universidad de Calgary, cuyos resultados –publicados en Nature Photonics- equivalen a la ‘crianza’ de estados ópticos agrandados del ‘gato de Schroedinger’. Tendrían aplicaciones en la comunicación cuántica, la teletransportación y la criptografía.

En 1935, el físico alemán Erwin Schrödinger propuso un experimento mental donde un gato, oculto al observador, está en una superposición de dos estados: estaba vivo y muerto. El gato de Schrödinger pretendía mostrar cuán radicalmente diferente es el mundo macroscópico que vemos es el mundo microscópico gobernado por las leyes de la física cuántica.

Sin embargo, el desarrollo de las tecnologías cuánticas hace posible crear estados cuánticos cada vez más complejos, y el experimento de Schrödinger ya no parece estar demasiado lejos de su alcance.

«Una de las cuestiones fundamentales de la física es la frontera entre los mundos cuántico y clásico ¿Pueden observarse los fenómenos cuánticos, siempre que las condiciones sean ideales, en objetos macroscópicos? La teoría no da respuesta a esta pregunta, tal vez no hay tal límite. Es una herramienta que lo investigará», dice Lvovsky, profesor de la Universidad de Calgary y responsable del Laboratorio de Óptica Cuántica del Russian Quantum Center, donde se creó el experimento.

Exactamente tal herramienta es proporcionada por el análogo físico del gato de Schrödinger – un objeto en una superposición cuántica de dos estados con propiedades opuestas. En óptica, esto es una superposición de dos ondas de luz coherentes donde los campos de las ondas electromagnéticas apuntan en dos direcciones opuestas a la vez.

Hasta ahora, los experimentos sólo podían obtener tales superposiciones a pequeñas amplitudes que limitan su uso. El grupo de Lvovsky llevó a cabo el procedimiento de «cría» de tales estados, lo que hace posible obtener «gatos» ópticos de mayores amplitudes con mayor éxito.

«La idea del experimento fue propuesta en 2003 por el grupo del profesor Timothy Ralph de la Universidad de Queensland, Australia. En esencia, causamos la interferencia de dos ‘gatos’ en un divisor de haz que conduce a un estado enredado en los dos canales de salida de ese divisor de haz. En uno de estos canales se coloca un detector especial. En el caso de que este detector muestre cierto resultado, un ‘gato’ nace en el Segunda salida cuya energía es más del doble que la inicial».

El grupo de Lvovsky probó este método en el laboratorio. En el experimento, se convirtió con éxito un par de ‘gatos Schrodinger’ negativos exprimidos de amplitud 1,15 a un solo «gato» positivo de amplitud 1,85. Ellos generaron varios miles de ‘gatos’ agrandados en su experimento.

«Es importante que el procedimiento pueda repetirse: los nuevos ‘gatos’ pueden, a su vez, ser solapados en un divisor de haz, produciendo uno con una energía aún mayor, etcétera. Por lo tanto, es posible empujar los límites del mundo cuántico paso a paso y, finalmente, para entender si tiene un límite», dice el primer autor del estudio, un estudiante graduado del Russian Quantum Center y la Universidad Pedagógica Estatal de Moscú, Demid Sychev.

Fuente: Europa Press