Los físicos han aprendido cómo criar gatos Schrödinger en óptica. Los científicos probaron un método que potencialmente podría amplificar las superposiciones de estados de luz clásicos más allá de los límites microscópicos y ayudar a determinar los límites entre los mundos cuántico y clásico.

El becario CIFAR Quantum Information Science, Alexander Lvovsky, dirigió el equipo de científicos del Russian Quantum Center y de la Universidad de Calgary que probaron un método que podría amplificar las superposiciones de estados clásicos de luz más allá de los límites microscópicos y ayudar a determinar los límites entre los mundos cuántico y clásico.

El estudio fue publicado hoy en Fotónica de la naturaleza .

En 1935, El físico alemán Erwin Schrödinger propuso un experimento mental en el que un gato, oculto al observador, está en una superposición de dos estados:estaba vivo y muerto. El gato de Schrödinger tenía la intención de mostrar cuán radicalmente diferente es el mundo macroscópico que vemos del mundo microscópico gobernado por las leyes de la física cuántica.

Sin embargo, el desarrollo de tecnologías cuánticas permite crear estados cuánticos cada vez más complejos, y el experimento mental de Schrödinger ya no parece demasiado fuera de su alcance.

"Una de las cuestiones fundamentales de la física es la frontera entre los mundos cuántico y clásico. ¿Pueden los fenómenos cuánticos, siempre que las condiciones ideales, ser observado en objetos macroscópicos? La teoría no da respuesta a esta pregunta; tal vez no exista tal límite. Lo que necesitamos es una herramienta que lo pruebe, "dice Lvovsky, quien es profesor en la Universidad de Calgary y director del Laboratorio de Óptica Cuántica del Centro Cuántico Ruso, donde se organizó el experimento.

Exactamente tal herramienta la proporciona el análogo físico del gato de Schrödinger:un objeto en una superposición cuántica de dos estados con propiedades opuestas. En óptica, esta es una superposición de dos ondas de luz coherentes donde los campos de las ondas electromagnéticas apuntan en dos direcciones opuestas a la vez. Hasta ahora, los experimentos solo pudieron obtener tales superposiciones a pequeñas amplitudes que limitan su uso. El grupo Lvovsky llevó a cabo el procedimiento de "criar" tales estados, lo que permite obtener "gatos" ópticos de mayores amplitudes con mayor éxito.

La coautora y estudiante de posgrado de la Universidad de Calgary, Anastasia Pushkina, explica:"La idea del experimento fue propuesta en 2003 por el grupo del profesor Timothy Ralph de la Universidad de Queensland, Australia. En esencia, causamos la interferencia de dos "gatos" en un divisor de haz. Esto conduce a un estado entrelazado en los dos canales de salida de ese divisor de haz. En uno de estos canales, se coloca un detector especial. En caso de que este detector muestre un resultado determinado, un "gato" nace en la segunda salida cuya energía es más del doble que la inicial ".

El grupo de Lvovsky probó este método en el laboratorio. En el experimento, Convirtieron con éxito un par de "gatos Schrodinger" exprimidos negativos de amplitud 1,15 en un solo "gato" positivo de amplitud 1,85. Generaron varios miles de "gatos" agrandados en su experimento.

"Es importante que el procedimiento se pueda repetir:los nuevos 'gatos' pueden, Sucesivamente, superponerse en un divisor de haz, produciendo uno con mayor energía, etcétera. Por lo tanto, es posible ampliar los límites del mundo cuántico paso a paso, y, finalmente, comprender si tiene un límite, "dice el primer autor del estudio, un estudiante graduado del Centro Cuántico Ruso y la Universidad Pedagógica Estatal de Moscú, Demid Sychev.

Tales "gatos Schrodinger" macroscópicos tendrían aplicaciones en la comunicación cuántica, teletransportación y criptografía.