El gato de Schrödinger es, sin duda, uno de los experimentos mentales más famosos de la física. Schrödinger, uno de los padres de la contraintuitiva física cuántica, quiso exponer lo que pensaba que eran sinsentidos de sus teorías. Imaginó entonces un gato que podía estar muerto y vivo a la vez como consecuencia de haber amplificado lo que sus trabajos decían que era posible en los átomos: que estuvieran en dos estados diferentes al mismo tiempo. Ahora, 90 años después, investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur afirman haber diseñado su propio “gato de Schrödinger” dentro de un chip, solo que no tiene ni piel ni pelo, porque el gato es un átomo de antimonio.

¿Puede que los investigadores hayan aprovechado la espectacularidad y fama del experimento mental de Schrödinger? Sin duda, pero no lo han hecho de forma totalmente gratuita. El dichoso gato está cargado de implicaciones sobre cómo se comportan (y cómo creemos que se comportan) los sistemas cuánticos. Así que, antes de seguir, recordemos en qué consiste exactamente el experimento original.

El original

Schrödinger imaginó un detector capaz de activarse cuando un átomo radiactivo, en su interior, se desintegrara. Que un átomo radiactivo se transforme en otro en un proceso conocido como “desintegración” es un suceso probabilístico, no podemos calcular exactamente cuándo va a pasar, solo una aproximación. Para saber si se ha desintegrado, por lo tanto, tendremos que medirlo y, en ese momento, la interferencia de la medición hará que se determine si el átomo se ha desintegrado o no. Hasta entonces estará en una superposición de ambos estados.

Eso significa que el detector también estaría en una superposición, activado y desactivado simultáneamente hasta que nosotros midiéramos algo. Y ahora viene el giro, porque ¿qué hace ese detector cuando se activa? Pues liberar un gas venenoso que mata al gato. Por lo tanto, si el detector está activado y desactivado al mismo tiempo, el gas estará liberado y no liberado y el gato, por consiguiente, muerto y vivo a la vez. Evidentemente, esto es un experimento mental y hay muchos peros en él, pero trataba de amplificar a una escala humana las cosas extrañas que ocurren en el mundo de lo muy diminuto, el cuántico.

Las ventajas de ser antimonio

Ahora ha llegado el momento de detallar en qué consiste el experimento de la Universidad de Nueva Gales del Sur. Los investigadores han utilizado un átomo del elemento antimonio para representar una superposición cuántica, porque, en lugar de dos estados opuestos (vivo o muerto, 1 o 0, arriba o abajo), hay una propiedad de los átomos llamada spin que, en este elemento, se puede presentar en ocho direcciones diferentes. Eso significa que un pequeño error no invierte su significado, no pasas de haber escrito “cara” a haber escrito “cruz” en tu lista de lanzamientos de monedas. Tal vez hayas escrito “caro”, que es fácilmente interpretable como “cara”, reduciendo el impacto que puede tener un error en la información que decidamos almacenar en ese sistema cuántico (en este caso, con átomos de antimonio).

Así pues, los investigadores integraron este átomo en un chip de silicio similar a los que usan nuestros ordenadores. Un paso que, lejos de ser puramente académico, abre las posibilidades a desarrollar ordenadores cuánticos más fiables y eficientes, capaces de detectar y corregir errores antes de que se acumulen. Ordenadores que en lugar de operar con ceros o unos pueden trabajar con la superposición de estos, haciéndolos mucho más rápidos y, puede que, con la ayuda del antimonio, más tolerantes a los errores.

Un mamífero de antimonio

¿Y qué tiene que ver el átomo de antimonio con el gato de Schrödinger? Pues en palabras de los propios investigadores: “Nadie ha visto jamás un gato real en un estado de estar muerto y vivo al mismo tiempo, pero las personas utilizan la metáfora del gato de Schrödinger para describir una superposición de estados cuánticos que difieren en gran medida”. Así lo afirmó el profesor Andrea Morello de la UNSW, líder del equipo de investigación, a lo que Xi Yu, autor principal del artículo, añadió que “en nuestro trabajo, el ‘gato’ es un átomo de antimonio”. Y… eso es prácticamente todo.

El artículo, publicado en la revista Nature Physics, no se centra más en la cuestión del gato de Schrödinger porque no le hace falta. Los expertos en el campo ya saben la importancia que tiene esta aplicación de los átomos de antimonio, no necesitan un gancho de ciencia popular como puede ser el gato de Schrödinger. Sin embargo, hay que reconocerle al equipo de comunicación de la Universidad de Nueva Gales del Sur que la referencia hace mucho más atractivo el tema para el público lego que, de otro modo, difícilmente entrarían a leer un artículo sobre corrección de errores en computación cuántica. Bueno, eso y que da pie a hacer unas fotos estupendas.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Cuando en física cuántica se habla de que “observar” define el estado de algo que, hasta ese momento, podía estar en dos estados opuestos a la vez, en realidad no nos referimos a la acción de mirar con los ojos. No tiene nada que ver con ejercer nuestra conciencia, como parecen sugerir algunos gurús del new age. “Observar” en cuántica es “medir”, interactuar de algún modo con el sistema que queremos conocer y, por lo tanto, influir en él porque no podemos obtener información de cómo está sin afectarlo de algún modo. Cuando miramos algo, por ejemplo, es porque una partícula de luz ha rebotado en el objeto que vemos y ha llegado a nuestros ojos, cuando lo olemos es porque una de sus partículas ha viajado del objeto hasta nuestra nariz, y así sucesivamente.

REFERENCIAS (MLA):

• Morello, Andrea, et al. Nature Physics, vol. 21, no. 1, 14 Jan. 2025, doi:10.1038/s41567-024-02745-0.