Investigadores de la Universidad de Cambridge han echado un vistazo al dominio secreto de la mecánica cuántica. En un artículo teórico publicado en la revista Revisión física A , han demostrado que la forma en que las partículas interactúan con su entorno se puede utilizar para rastrear partículas cuánticas cuando no están siendo observadas, que se había pensado que era imposible.

Una de las ideas fundamentales de la teoría cuántica es que los objetos cuánticos pueden existir tanto como onda como partícula, y que no existen como uno u otro hasta que se miden. Ésta es la premisa que Erwin Schrödinger estaba ilustrando con su famoso experimento mental que involucra a un gato muerto o tal vez no muerto en una caja.

"Esta premisa, comúnmente conocida como función de onda, se ha utilizado más como una herramienta matemática que como una representación de partículas cuánticas reales, "dijo David Arvidsson-Shukur, un doctorado estudiante en el Laboratorio Cavendish de Cambridge, y el primer autor del artículo. "Es por eso que asumimos el desafío de crear una forma de rastrear los movimientos secretos de las partículas cuánticas".

Cualquier partícula siempre interactuará con su entorno, 'etiquetándolo' en el camino. Arvidsson-Shukur, trabajando con sus coautores, el profesor Crispin Barnes del Laboratorio Cavendish y Axel Gottfries, un doctorado estudiante de la Facultad de Economía, describió una forma para que los científicos mapeen estas interacciones de 'etiquetado' sin mirarlas. La técnica sería útil para los científicos que realizan mediciones al final de un experimento pero quieren seguir los movimientos de las partículas durante todo el experimento.

Algunos científicos cuánticos han sugerido que la información se puede transmitir entre dos personas, generalmente conocidas como Alice y Bob, sin que ninguna partícula viaje entre ellas. En un sentido, Alice recibe el mensaje telepáticamente. Esto se ha denominado comunicación contrafactual porque va en contra del 'hecho' aceptado de que para que la información se transmita entre fuentes, las partículas deben moverse entre ellos.

"Para medir este fenómeno de comunicación contrafáctica, necesitamos una forma de precisar dónde están las partículas entre Alice y Bob cuando no estamos mirando, ", dijo Arvidsson-Shukur." Nuestro método de 'etiquetado' puede hacer precisamente eso. Adicionalmente, podemos verificar viejas predicciones de la mecánica cuántica, por ejemplo, que las partículas pueden existir en diferentes lugares al mismo tiempo ".

Los fundadores de la física moderna idearon fórmulas para calcular las probabilidades de diferentes resultados de experimentos cuánticos. Sin embargo, no proporcionaron ninguna explicación de lo que hace una partícula cuántica cuando no se está observando. Experimentos anteriores han sugerido que las partículas pueden hacer cosas no clásicas cuando no se observan, como existir en dos lugares al mismo tiempo. En su papel los investigadores de Cambridge consideraron el hecho de que cualquier partícula que viaje a través del espacio interactuará con su entorno. Estas interacciones son lo que ellos llaman el "etiquetado" de la partícula. Las interacciones codifican información en las partículas que luego se pueden decodificar al final de un experimento, cuando se miden las partículas.

Los investigadores encontraron que esta información codificada en las partículas está directamente relacionada con la función de onda que postuló Schrödinger hace un siglo. Anteriormente, la función de onda se pensaba como una herramienta computacional abstracta para predecir los resultados de los experimentos cuánticos. "Nuestro resultado sugiere que la función de onda está estrechamente relacionada con el estado real de las partículas, "dijo Arvidsson-Shukur." Entonces, hemos podido explorar el 'dominio prohibido' de la mecánica cuántica:precisar el camino de las partículas cuánticas cuando nadie las está observando ".