La mecánica cuántica sigue siendo un campo abierto para los investigadores que día con día invierten esfuerzos para comprender el comportamiento de la energía. Siempre que se cruza el límite de lo conocido surge emoción entre la comunidad científica y nuevas hipótesis se replantean. Pero ¿qué pasa cuando un principio fundamental queda en duda? Hay de dos caminos, o la emoción completa o el escepticismo. Esto último ha sucedido ahora que un grupo de científicos han desafiado el principio de incertidumbre de Heisenberg en física cuántica.
Juha Juvonen.
Principio de incertidumbre de Heisenberg
El principio de incertidumbre fue introducido por primera gracias a Werner Heisenberg a finales de la década de 1920 y es un concepto fundamental de la mecánica cuántica. En el mundo microscópico, las partículas que alimentan todos los productos eléctricos también pueden comportarse como ondas. Como consecuencia, las partículas no pueden tener una posición y un momento bien definidos simultáneamente.
No obstante, los resultados de una reciente investigación de la Universidad Aalto en Finlandia, muestran una manera de sortear el principio de incertidumbre de Heisenberg. El objetivo principal del estudio se centraba en mostrar que el entrelazamiento cuántico también se puede generar en sistemas macroscópicos mucho más grandes. Por ello, en vez de partículas subatómicas, utilizaron objetos de mayor tamaño. Dos parches vibrantes de una quinta parte del ancho de un cabello humano que se coaccionaron cuidadosamente para que se comportaran de forma cuántica.
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El modelo teórico de la investigación se desarrolló gracias al Dr. Matt Wolley, de la Universidad de Nueva Gales del Sur. Se emplearon fotones en la frecuencia de microondas para generar un patrón de vibración sincronizado, así como para medir las posiciones de los parches.
Desafiando lo conocido
Sorprendentemente ambos parches a parte de lograr el entrelazamiento cuántico, exhibieron un movimiento cuántico colectivo. Es decir que vibraron en fases opuestas entre sí, de manera que cuando uno de ellos estaba en la posición final del ciclo de vibración, el otro se encontraba en la posición opuesta al mismo. Uno de los parches respondió a todas las fuerzas del otro parche de manera opuesta, con una masa negativa.
Según la Dra. Laure Mercier de Lepinay, autora principal del estudio, “en esta situación, la incertidumbre cuántica del movimiento de los tambores se cancela si los dos tambores se tratan como una entidad mecánica cuántica”. En otras palabras, los investigadores fueron capaces de medir simultáneamente la posición y el impulso de ambos parches, lo que no debería resultar posible según el principio de incertidumbre de Heisenberg.
“Además de proporcionar una técnica novedosa para evadir las limitaciones impuestas por el principio de incertidumbre, este experimento proporciona la demostración más directa del entrelazamiento cuántico de larga duración entre objetos macroscópicos”, explicó el Dr. Woolley.
El entrelazamiento cuántico en objetos macroscópicos, como en este caso los parches vibrantes de una quinta parte del ancho de un cabello, suele resultar muy frágil. Este tipo de entrelazamiento se destruye fácilmente por cualquier perturbación del entorno. Por ello, los científicos también celebraron el éxito de su investigación.
Referencias:
Mercier, L. Ockeleon, C. Wolley, M. Sillanpää, M. (2021). Quantum mechanics–free subsystem with mechanical oscillators. Science. 372 (6542). DOI
