Investigadores de ETH Zurich han producido un resonador mecánico en el que
Para explicar la mecánica cuántica, el austriacoEl físico Erwin Schrödinger ideó un experimento mental. Colocó al gato en una caja de metal cerrada con llave con una sustancia radiactiva, un contador Geiger y un frasco de ácido cianhídrico. En un cierto período de tiempo, un átomo de una sustancia puede desintegrarse con cierta probabilidad. Esto activa el contador Geiger y pone en marcha un mecanismo que rompe el frasco de veneno. Como resultado, el gato muere.
Porque el observador externo no lo sabe.Si el átomo se ha descompuesto, tampoco sabe si el gato está vivo o muerto. Según la mecánica cuántica, en este momento el gato debería estar en un estado de superposición: está vivo y muerto. Hasta ahora, los científicos han imitado este experimento a nivel micro: utilizaban átomos o moléculas en estados de superposición mecánica cuántica.
En su estudio, los físicos suizos crearonun sistema en el que las vibraciones en un cristal actúan como un gato, y una capa de material piezoeléctrico superconductor actúa como una cápsula con veneno. Crea un campo eléctrico cuando el cristal cambia de forma a medida que vibra. En tal sistema, la superposición de un qubit se puede transferir al cristal, como resultado de lo cual se observan vibraciones en él en dos direcciones simultáneamente.
Esquema del experimento:las vibraciones dentro del cristal y el sustrato superconductor imitan a un gato y un átomo de una sustancia radiactiva unida a una cápsula de veneno del experimento mental de Schrödinger. Imagen: Yiwen Chu, ETH Zúrich
Para que los estados vibratorios se correspondan"El gato de Schrödinger" es importante que se puedan distinguir macroscópicamente, explican los científicos. Esto significa que la distancia entre los estados arriba y abajo debe ser mayor que cualquier fluctuación térmica o cuántica de los átomos dentro del cristal.
Los investigadores midieron el espacioseparación de dos estados usando un qubit superconductor. Resultó ser lo suficientemente grande como para distinguir claramente los estados. "Al poner los dos estados vibratorios del cristal en superposición, en realidad creamos un gato Schrödinger de 16 μg", dice Ewen Chu, profesor de ETH Zurich.
Los investigadores señalan que los resultadoslos experimentos no sólo tienen un significado teórico sino también práctico. Por ejemplo, la información cuántica almacenada en qubits se puede hacer más confiable utilizando los estados cat de Schrödinger, que consisten en una gran cantidad de átomos en un cristal, en lugar de depender de átomos o iones individuales, como se hace actualmente. Además, la sensibilidad de los objetos masivos en estados de superposición al ruido externo se puede utilizar para medir con precisión pequeñas perturbaciones, como ondas gravitacionales o partículas de materia oscura.
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En la portada: una ilustración artística del gato de Schrödinger. Imagen: Yiwen Chu, ETH Zurich