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.