Científicos de tres universidades del Reino Unido pondrán a prueba una de las leyes fundamentales de la física como parte de un importante proyecto europeo que ha recibido más de 3 millones de libras esterlinas en financiación.

Expertos de la Universidad de Southampton, Queen's University Belfast y UCL han formado un consorcio con universidades europeas y la empresa británica de tecnología fotónica M Squared para probar los límites de uno de los principios básicos de la mecánica cuántica:las leyes físicas alucinantes que permiten que partículas microscópicas como átomos y electrones sean en dos lugares a la vez.

Establecido a principios del siglo XX, La teoría cuántica es un marco matemático que proporciona, hasta la fecha, la comprensión más precisa de los resultados de experimentos realizados en sistemas físicos tan pequeños como átomos individuales, moléculas muy pequeñas y luz muy tenue.

El consorcio ha ideado un ambicioso experimento para probar el llamado principio de superposición cuántica (QSP), la ley que permite que los sistemas microscópicos aparezcan en dos diferentes, perfectamente distinguible, configuraciones al mismo tiempo.

Los científicos aceptan la validez de QSP a nivel microscópico, y confirmado por una enorme cantidad de datos. Pero, ¿qué impide que se aplique al mundo "a gran escala" que nos rodea? En otras palabras, ¿Por qué los objetos cotidianos, como los automóviles, los árboles y las personas no se comportan de una manera mecánica cuántica y existen en dos lugares a la vez?

Las teorías no probadas avanzadas desde la década de 1980 sugieren la existencia de un 'ruido' de fondo universal que destruye el QSP de los objetos más grandes, como partículas que se pueden ver con un microscopio óptico.

El consorcio 'Project TEQ', dirigido por la Universidad de Trieste, en Italia, pondrá a prueba la existencia de este ruido gracias a un premio de 4,4 millones de euros (£ 3,9 millones) de la Comisión Europea.

Su experimento involucrará una pequeña partícula de vidrio, una milésima parte del ancho de un cabello humano, siendo levitado por un campo eléctrico en el vacío a una temperatura cercana al cero absoluto (-273C). Se disparará un láser a la partícula, y la dispersión de la luz del láser medida en busca de signos de movimiento de la partícula.

Si no hay movimiento, significa que la mecánica cuántica todavía se aplica a esta escala y no hay ruido de fondo universal.

Sin embargo, si se detecta movimiento, indica la existencia de un ruido que impide la aplicación de QSP a esta escala. Esto representaría el primer fallo observado de la teoría cuántica, establecer un límite en la escala a la que se aplica la mecánica cuántica y tener implicaciones para aplicaciones a gran escala de cualquier sistema físico basado en principios cuánticos.

Profesor Hendrik Ulbricht, de la Universidad de Southampton, dijo:"La gran mayoría de los fenómenos y eventos que ocurren en nuestra vida diaria pueden ser explicados por las leyes de la física establecidas por Isaac Newton, pero el mundo microscópico obedece las reglas de la mecánica cuántica, que son tan extraños que pueden parecer contrarios a la intuición.

“Si es posible observar el comportamiento cuántico en objetos macroscópicos es la gran pregunta sin respuesta en la física cuántica. Si resulta que podemos, esto podría eventualmente abrir el camino para que usemos las asombrosas características de la mecánica cuántica en un conjunto mucho mayor de sistemas físicos más allá del mundo microscópico. Estamos a punto de embarcarnos en un viaje muy emocionante ".

Profesor Mauro Paternostro, de la Queen's University de Belfast, dijo:"Nuestro programa de investigación podría demostrar que no tenemos que lidiar con sistemas extremadamente pequeños para ver efectos cuánticos, que es actualmente la principal limitación de la tecnología cuántica.

"Si puedes demostrar que la teoría cuántica se extiende a sistemas más grandes, Ofrecerá una forma mucho más robusta de procesar la información:todos los chips y sistemas integrados en las computadoras podrían reducirse a una escala mucho más pequeña y podríamos gestionar la cantidad cuántica para las aplicaciones diarias.

"Esto significaría mayores velocidades de procesamiento de datos, memorias más grandes y mayores velocidades de transmisión de datos a través de estas redes más grandes ".

Dr. Graeme Malcolm OBE, CEO y cofundador de M Squared, dijo:“Este fondo para TEQ es un excelente ejemplo del continuo apoyo de la UE a la investigación cuántica y permite que el pensamiento establecido detrás de la mecánica cuántica sea probado hasta sus límites.

"Si este trabajo demuestra que los efectos cuánticos se pueden ver a mayor escala, amplía las posibles aplicaciones comerciales de la tecnología cuántica, en particular, las áreas de detección y metrología verán importantes oportunidades comerciales en las próximas décadas. Es un honor ser parte del equipo que explora el potencial de la tecnología que opera en los límites de la física.

Si el experimento demuestra que la mecánica cuántica se puede aplicar a sistemas de mayor escala, podría facilitar la creación de tecnologías cuánticas para su uso en el espacio, con satélites que se utilizan para transmitir información cuántica en lugar de depender de fibras en el suelo o bajo el mar ".

Otras aplicaciones potenciales incluyen el desarrollo de dispositivos de medición ultrasensibles que podrían superar a los sensores existentes para medir los efectos de la gravedad.