Piensa que lanzas
una pelota al aire.
¿Puedes predecir
cómo se moverá
después de
que dejó tu mano?
Claro, es fácil.
La pelota se irá hacia arriba
hasta que llegue al punto más alto
y luego regresará a tu mano.
Por supuesto,
eso es lo que pasa,
y lo sabes ya que
has sido testigo
de eventos similares
muchas veces.
Has observando la fisica
de los fenómenos
cotidianos toda tu vida.
Pero supón
que hacemos preguntas
sobre la física
de átomos, como:
¿cómo se moverá
un electrón
alrededor del núcleo de
un átomo de hidrógeno?
¿Podríamos responder con base
en la experiencia
diaria de la física?
Definitivamente no.
¿Por qué?
Porque la física que gobierna
el comportamiento
de los sistemas
en escalas tan pequeñas
es muy diferente de la física
de los objetos macroscópicos
que ves a tu alrededor
todo el tiempo.
El mundo cotidiano
que conocemos y amamos
se comporta de acuerdo
con las leyes de la mecánica clásica.
Pero los sistemas
en la escala atómica
se comportan de acuerdo
con las leyes de
la mecánica cuántica.
Este mundo cuántico resulta
ser un lugar muy extraño.
Una ilustración de
la rareza cuántica
está dada por un famoso
experimento mental:
El gato de Schrödinger.
Un físico, al que no le gustaban
especialmente los gatos,
pone un gato en una caja,
junto con una bomba
que tiene un 50%
de probabilidad de explotar
y después la cierra.
Hasta que vuelva a abrir la caja,
no hay forma de saber
si la bomba explotó o no,
y por lo tanto, no hay manera de saber
si el gato está vivo o muerto.
En la física cuántica,
podríamos decir
que antes de
nuestra observación
el gato estaba en
un estado de superposición.
No estaba ni vivo ni muerto,
sino más bien
en una mezcla de
ambas posibilidades,
con una probabilidad
del 50% cada una.
El mismo tipo
de cosas sucede
en los sistemas físicos
a escala cuántica,
como un electrón en órbita
en un átomo de hidrógeno.
El electrón no está realmente
orbitando para nada.
Es como un espacio en el que
está en todas partes a la vez,
con más probabilidad de estar
en algunos lugares que en otros,
y es solo después de
medir su posición
que podemos señalar dónde
se encuentra en ese momento.
Muy parecida a
la forma en que
desconocíamos si el gato
estaba vivo o muerto
hasta que abrimos la caja.
Esto nos lleva al extraño
y hermoso fenómeno
del entrelazamiento cuántico.
Supón que en vez
de un gato en una caja,
tenemos dos gatos
en dos cajas diferentes.
Si repetimos el experimento
con este par de gatos,
el resultado del experimento
puede ser una de
cuatro posibilidades.
O bien los dos gatos estarán
vivos, o los dos muertos,
o uno estará vivo
y el otro muerto, o viceversa.
El sistema de los dos gatos
está de nuevo
en un estado de superposición,
con cada resultado
de una probabilidad
del 25% en lugar del 50%.
Pero aquí está lo genial:
la mecánica cuántica
nos dice que es posible borrar
el estado de superposición
de los dos gatos vivos o muertos.
En otras palabras,
habrá un sistema de dos gatos,
tal que el resultado será siempre
un gato vivo y el otro muerto.
El término técnico
para esto es
que los estados de
los gatos se entrelazan.
Pero hay algo realmente alucinante
sobre el entrelazamiento cuántico.
Si se prepara
el sistema de dos gatos
en cajas en estado
de entrelazamiento,
y se llevan a extremos
opuestos del universo,
el resultado del experimento
seguirá siendo siempre el mismo.
Un gato siempre
va a salir con vida,
y el otro gato siempre
va a terminar muerto;
no obstante,
cuál gato vive o muere
es completamente indeterminado
hasta que midamos el resultado.
¿Cómo es esto posible?
¿Cómo es que los estados de los gatos
en lados opuestos del universo
pueden entrelazarse
en esta forma?
Están muy lejos
para comunicarse en el tiempo,
así que, ¿cómo las dos bombas
siempre conspiran de tal manera
que una explota y la otra no?
Podrías estar pensando,
"Esto es solo
un galimatías teórico.
Este tipo de cosas no pueden
ocurrir en el mundo real".
Pero resulta que
el entrelazamiento cuántico
se ha confirmado en experimentos
de laboratorio en el mundo real.
Dos partículas subatómicas entrelazadas
en un estado de superposición,
donde el espín de uno va
en la dirección inversa del otro,
lo hacen exactamente así,
incluso aunque no haya forma
de que la información vaya
de una partícula a la otra
indicándole en
qué dirección girar
para obedecer las reglas
del entrelazamiento.
No es de extrañar
que el entrelazamiento
esté en el centro de la ciencia
de la información cuántica,
un campo creciente de estudio
sobre cómo utilizar las leyes
del raro mundo cuántico
en nuestro mundo
macroscópico,
como en criptografía cuántica,
así los espías puedan enviar
mensajes seguros entre sí,
o la computación cuántica,
para descifrar códigos secretos.
La física del día a día
puede empezar a parecer
un poco más como el
extraño mundo cuántico.
La teletransportación cuántica
incluso puede progresar tanto,
que un día tu gato se escapará
a una galaxia más segura,
donde no existan
físicos ni cajas.