Superposición y entrelazamiento: los misterios que revolucionan la física cuántica

Han pasado 100 años desde que los físicos Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg reinventaron nuestra comprensión del universo. En lugar de un mundo regido por la certeza, donde todo era definido y preciso, la teoría que desarrollaron describía un mundo difuso e incierto. Afirmaron que a nivel microscópico, los átomos se comportan de manera impredecible. Las partículas pueden existir en varios lugares a la vez y atravesar las barreras de energía como fantasmas que se desplazan a través de paredes sólidas.

Lo cierto es que la mecánica cuántica es la rama de la física que estudia cómo se comportan las partículas más pequeñas del universo y, en su conjunto, representa un auténtico reto a la razón. Concretamente, una de sus ideas más alucinantes es la de la superposición cuántica, que afirma que una partícula puede estar en varios estados -o lugares- al mismo tiempo.

Hace apenas unas décadas, hablar de controlar el comportamiento de un átomo en plena “efervescencia” térmica sonaba casi como ciencia ficción. Los átomos, cuando están a temperaturas elevadas, se mueven y chocan entre sí de manera caótica. Son partículas inquietas, imposibles de domar, y mucho menos de predecir. Y sin embargo, un equipo de científicos ha logrado algo sorprendente: han encontrado la forma de ralentizar una de las propiedades más difíciles de controlar de los átomos calientes, su decoherencia cuántica.

Este avance supone un giro inesperado en la carrera por dominar la tecnología cuántica. Como explica el propio estudio, los investigadores lograron "una supresión de más de un orden de magnitud en la tasa de decoherencia de los giros de cesio" gracias a un truco aparentemente sencillo: aplicar campos magnéticos extremadamente débiles. Una estrategia tan elegante como sorprendente, que abre nuevas puertas a tecnologías que dependen de mantener la información cuántica durante el mayor tiempo posible.

Para comprender la decoherencia cuántica, primero hay que desmitificar la idea de que los electrones son elementos que se propagan por el espacio. En realidad, son ondas de probabilidad cuántica: los electrones no tienen una posición determinada en el espacio, por lo que están en todas las posiciones a la vez. Se obtiene la probabilidad de hallarlos en alguna de esas posiciones, calculando el cuadrado del módulo de su función de onda.

El multiverso, una teoría que sostiene que nuestro universo no es más que uno de muchos universos infinitos, de infinita variedad. Ahora, eso puede sonar muy inverosímil, y lo es, pero en realidad se basa en una ciencia bastante sólida. A principios de la década de 1980, los investigadores decidieron medir el resplandor del Big Bang e hicieron el sorprendente descubrimiento de que los niveles de radiación eran idénticos en los extremos opuestos del universo observable. Esto llevó a una teoría llamada inflación, la idea de que después del Big Bang, el espacio-tiempo se expandió a una velocidad vertiginosa, creando un plano cósmico uniforme y potencialmente infinito.

Desde entonces, la idea se ha convertido en una fértil hipótesis científica que sugiere la existencia de múltiples universos, cada uno con sus propias leyes físicas y propiedades independientes. Sin embargo, a pesar de su popularidad, todas las teorías relativas al multiverso aún no han sido probadas experimentalmente y continúan siendo objeto de investigación y debate científico.