Un objeto puede estar en dos lugares a la vez

SANTA BÁRBARA, 18 marzo 2010 (EFE).- Expertos de la Universidad de California en Santa Bárbara (EU) lograron demostrar por primera vez un importante fenómeno cuántico en un objeto mecánico visible a simple vista.

Esa hazaña científica, de la que informa el último número de la revista Nature, reproduce en un sistema mecánico un fenómeno de la física cuántica y es un primer paso que permitirá investigar ese tipo de efectos en objetos macroscópicos.

Según explicó Andrew Cleland, director del equipo investigador, uno de los postulados básicos de la mecánica cuántica es la posibilidad de colocar un objeto en un "estado de superposición cuántica".

"Se trata de estados en los que un mismo objeto está al mismo tiempo en dos lugares distintos, en dos configuraciones diferentes o, como en el famoso ejemplo del llamado gato de Schrödinger, a la vez muerto y vivo", agregó el físico.

Todo eso es muy extraño y no se corresponde con la experiencia cotidiana, pero las pruebas experimentales efectuadas indican que es un fenómeno real tanto a escala subatómica como en los átomos e incluso en algunas moléculas de mayor tamaño como la molécula en forma de pelota C60 (carbono 60).

Según Cleland, hacía tiempo que se perseguía el objetivo de demostrar ese "efecto de superposición cuántica" en objetos de mayor tamaño con especial atención a los objetos mecánicos, en contraposición con los eléctricos.

Uno de los principales retos que se han encontrado los científicos es el de eliminar las vibraciones térmicas, que podrían ocultar o destruir el efecto cuántico.

El equipo de la universidad californiana logró su objetivo de llegar a la energía del punto cero, es decir a la energía más baja del sistema, que corresponde a su estado fundamental o estacionario.

Cleland y sus colegas demostraron "un estado de superposición cuántica" en un objeto que contiene billones de átomos, es decir en el mayor objeto mecánico en que ha podido observarse ese fenómeno hasta el momento.

El sistema mecánico utilizado es un disco finísimo capaz de vibrar mediante expansiones y contracciones en todas las direcciones y que han bautizado "tambor cuántico".

La forma más fácil y clara de observar los efectos cuánticos es desembarazarse totalmente de las vibraciones térmicas, que podrían camuflar o destruir justamente el efecto que se trata de observar.

A temperatura ambiente, esas vibraciones térmicas pueden ser mil veces mayores que esos efectos cuánticos, por lo que hay que refrigerar el disco hasta temperaturas bajísimas: de dos centésimas de grado por encima del cero absoluto.

La temperatura necesaria está relacionada con la frecuencia de vibraciones del objeto que se trata de estudiar, y así un diapasón tendría que refrigerarse aún mucho más para llegar a la energía del punto cero (es decir el estado estacionario del sistema) o mínimo nivel de vibración posible.

Como eso es muy difícil, los científicos optaron por un "tambor cuántico" con una frecuencia vibratoria un millón de veces superior a la de un diapasón y con el que es posible llegar al estado estacionario rebajando la temperatura con los instrumentos actualmente disponibles en el mercado.

Cleland y sus colegas demostraron el estado fundamental del resonador mecánico utilizando un sistema electrónico conocido como "qubit" (bit cuántico), que permite medir el resonador sin destruir de paso los efectos cuánticos.

Así lograron verificar la ausencia de la mínima vibración, luego excitaron el resonador con un único fonón de energía vibratoria y finalmente crearon en él un "estado de superposición" de forma que en el resonador había simultáneamente una excitación y su ausencia y ése podía elegir entre uno u otro estado, algo parecido a escala mecánica al fenómeno del gato de Schrödinger.