Este 14 de abril, si abriste Google y te llamó la atención el Doodle que te lleva a una búsqueda de superposición cuántica, no fue casualidad, ya que la compañía se sumó a la conmemoración del Día Mundial de la Física Cuántica. Esta fecha busca acercar al público a uno de los campos más fascinantes y misteriosos de la ciencia moderna: la física cuántica.
Resulta que no es una fecha elegida al azar. El 14/4 hace alusión a los primeros dígitos de la constante de Planck (4,14 × 10⁻¹⁵ eV), una cifra fundamental que relaciona la energía de una partícula con la frecuencia de su radiación. Básicamente, es una especie de clave matemática que abre las puertas al mundo cuántico.
El Doodle de hoy se inspira en un viejo juguete óptico: el taumatropo, esos discos con una imagen de cada lado que, al girarlos rápido, parecen mostrar una sola escena combinada.
Esa ilusión visual sirve como una metáfora bastante buena para explicar la superposición cuántica, un fenómeno donde una partícula puede estar en varios estados a la vez, como si fuera todo y nada al mismo tiempo, hasta que alguien la observa.
¿Qué es la superposición cuántica? El misterio que desafía nuestra intuición
Por más raro que suene, en el mundo cuántico una partícula puede estar en dos lugares a la vez. O girar en dos direcciones al mismo tiempo. Este fenómeno, que parece sacado de una película de ciencia ficción, es real y se llama superposición cuántica. Es uno de los conceptos más fascinantes y desconcertantes de la física moderna, y una de las bases sobre las que se construyen las tecnologías del futuro, como las computadoras cuánticas.
Pero, ¿de qué se trata exactamente?
En la vida cotidiana, las cosas están en un estado definido. Una moneda está cara o ceca. Una lámpara está prendida o apagada. Sin embargo, cuando nos metemos en el terreno de las partículas subatómicas —los electrones, los fotones, los átomos— las reglas cambian por completo.
Según la mecánica cuántica, una partícula puede existir en una combinación de varios estados al mismo tiempo. Eso es la superposición. No es que no sepamos en qué estado está: es que realmente está en todos esos estados a la vez, hasta que alguien la mide. Cuando eso pasa, la superposición “colapsa” y la partícula queda en uno solo de esos estados posibles.
El gato de Schrödinger, o cómo explicar la superposición cuántica con una mascota
Para entenderlo mejor, los físicos usan una metáfora bastante conocida: el gato de Schrödinger. Imaginá un gato dentro de una caja cerrada, junto con un mecanismo que, dependiendo del estado de una partícula cuántica, puede liberar veneno o no. Mientras no abrimos la caja, el gato está —según la mecánica cuántica— vivo y muerto a la vez. Solo cuando la abrimos y miramos, el estado se define: o está vivo, o está muerto. Es un ejemplo extremo, claro, pero sirve para ilustrar lo extraño que es este fenómeno para nuestra forma de pensar habitual.
Aunque parezca pura teoría, la superposición cuántica tiene aplicaciones concretas. Por ejemplo, en la computación cuántica. A diferencia de las computadoras tradicionales, que usan bits (que pueden estar en 0 o en 1), las computadoras cuánticas usan qubits, que pueden estar en 0, 1 o en ambos al mismo tiempo gracias a la superposición. Esto les permite procesar muchísima más información en paralelo y resolver problemas complejos en segundos. También se utiliza en criptografía, sensores ultraprecisos, y en investigaciones fundamentales sobre la naturaleza del universo.
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