Existe más de una realidad a nivel cuántico

¿Pueden existir dos versiones de la realidad al mismo tiempo? Los físicos dicen que si, en la mecánica cuántica.

Recientemente, los investigadores realizaron experimentos para responder a una pregunta de física teórica sobre décadas de contienda. Este complicado experimento mental propuso que dos individuos que observan el mismo fotón podrían llegar a conclusiones diferentes sobre el estado de ese fotón, y sin embargo, ambas observaciones serían correctas.

Por primera vez, los científicos han replicado las condiciones descritas en el experimento mental. Sus resultados, publicados el 13 de febrero en la revista preprint journal arXiv, confirmaron que incluso cuando los observadores describían diferentes estados en el mismo fotón, las dos realidades en conflicto podrían ser verdaderas.

Esta idea desconcertante fue una creación de Eugene Wigner, ganador del Premio Nobel de Física en 1963.

En 1961, Wigner introdujo un experimento mental que se conoció como «el amigo de Wigner». Comienza con un fotón – una partícula de luz . Cuando un observador en un laboratorio aislado mide el fotón, encuentra que la polarización de la partícula, el eje sobre el que gira, es vertical u horizontal.

Sin embargo, antes de medir el fotón, el fotón muestra ambas polarizaciones a la vez, según lo dictado por las leyes de la mecánica cuántica; existe en una «superposición» de dos estados posibles.

Una vez que la persona en el laboratorio mide el fotón, la partícula asume una polarización fija. Pero para alguien fuera de ese laboratorio cerrado que no conoce el resultado de las mediciones, el fotón no medido todavía está en un estado de superposición.

La extraña observación, su realidad, por lo tanto, se aparta de la realidad de la persona en el laboratorio que midió el fotón. Sin embargo, de acuerdo con la mecánica cuántica , se cree que ninguna de estas observaciones en conflicto es errónea .

Estados alterados

Durante décadas, la propuesta alucinante de Wigner fue solo un experimento mental interesante. Pero en los últimos años, importantes avances en física finalmente permitieron a los expertos poner a prueba la propuesta de Wigner.

«Se necesitaron avances teóricos para formular el problema de una manera que sea verificable. Luego, el lado experimental necesitaba desarrollos en el control de los sistemas cuánticos para implementar algo así», dijo Ringbauer

Ringbauer y sus colegas probaron la idea original de Wigner con un experimento aún más riguroso que duplicó el escenario. Designaron dos «laboratorios» donde se llevarían a cabo los experimentos e introdujeron dos pares de fotones enredados, lo que significa que sus destinos estaban vinculados, de modo que saber el estado de uno automáticamente indica el estado del otro.

(Los fotones en la configuración eran reales. Cuatro «personas» en el escenario, «Alice», «Bob» y un «amigo» de cada uno, no eran reales, sino que representaban a observadores del experimento).

Los dos amigos de Alice y Bob, que estaban ubicados «dentro» de cada uno de los laboratorios, midieron cada uno un fotón en un par enredado. Esto rompió el enredo y colapsó la superposición, lo que significa que el fotón que medían existía en un estado definido de polarización. Registraron los resultados en la memoria cuántica, copiados en la polarización del segundo fotón.

Los Alice y Bob, que estaban «fuera» de los laboratorios cerrados, se les presentaron dos opciones para realizar sus propias observaciones. Podían medir los resultados de sus amigos que estaban almacenados en la memoria cuántica, y así llegar a las mismas conclusiones sobre los fotones polarizados .

Pero también podrían realizar su propio experimento entre los fotones enredados. En este experimento, conocido como un experimento de interferencia, si los fotones actúan como ondas y aún existen en una superposición de estados, Alice y Bob verían un patrón característico de franjas oscuras y claras, donde se agregan los picos y valles de las ondas de luz. arriba o cancelarse entre sí.

Si las partículas hubieran «elegido» su estado, verías un patrón diferente que si no lo hubieran hecho. Wigner había propuesto previamente que esto revelaría que los fotones todavía estaban en un estado enredado.

Los autores del nuevo estudio encontraron que incluso en su doble escenario, los resultados descritos por Wigner se sostuvieron. De acuerdo con el estudio, Alice y Bob pudieron llegar a conclusiones sobre los fotones que eran correctos y demostrables y que aún diferían de las observaciones de sus amigos, que también eran correctos y demostrables.

La mecánica cuántica describe cómo funciona el mundo a una escala tan pequeña que ya no se aplican las reglas normales de la física. Durante muchas décadas, los expertos que estudian el campo han ofrecido numerosas interpretaciones de lo que eso significa, dijo Ringbauer.

Sin embargo, si las mediciones en sí mismas no son absolutas, como sugieren estos nuevos hallazgos, eso desafía el significado mismo de la mecánica cuántica.

«Parece que, a diferencia de la física clásica, los resultados de medición no pueden considerarse verdaderos, sino que deben entenderse en relación con el observador que realizó la medición, las historias que contamos sobre la mecánica cuántica tienen que adaptarse a eso «

Ringbauer