La física cuántica es difícil y aún más explicarla. El profesor asociado Holger F. Hofmann de la Universidad de Hiroshima y Kartik Patekar del Instituto Indio de Tecnología de Bombay han intentado resolver uno de los mayores acertijos de la física cuántica:¿cómo medir el sistema cuántico sin cambiarlo?

Su nuevo artículo publicado este mes ha descubierto que al leer la información observada desde un sistema cuántico lejos del sistema mismo, los investigadores pueden determinar su estado, dependiendo del método de análisis. Aunque el análisis se elimina por completo del sistema cuántico, es posible restaurar la superposición inicial de posibles resultados mediante una lectura cuidadosa de los datos cuánticos.

"Normalmente buscaríamos algo mirando. Pero en este caso, mirar cambia el objeto, este es el problema de la mecánica cuántica. Podemos usar matemáticas complicadas para describirlo, pero, ¿cómo podemos estar seguros de que las matemáticas describen lo que realmente hay? Cuando medimos algo, hay una compensación y las otras posibilidades de lo que podría ser se pierden. No se puede averiguar nada sin una interacción, pagas un precio por adelantado ", explica Hofmann.

Durante la estadía de un mes de Patekar en la Universidad de Hiroshima cuando era estudiante de pregrado, los dos físicos intentaron imaginar formas de medir el sistema sin "pagar el precio", es decir, manteniendo la superposición del sistema o significando que el sistema puede existir en todos los estados. Para comprender sus resultados, Hofmann describe sus hallazgos utilizando la conocida historia de física del gato de Schrödinger:

El gato de Schrödinger está en una caja y los científicos no saben si está vivo o muerto. Se configura una cámara mirando dentro de la caja que toma una foto desde una posición fuera de la caja. La foto del gato sale borrosa; podemos ver que hay un gato pero no si está vivo o muerto. El flash de la cámara también ha eliminado una "etiqueta cuántica" que marca la superposición del gato. Esta foto ahora está enredada con el destino del gato, es decir. podemos decidir qué le pasó al gato procesando esta foto de cierta manera.

Luego, la foto podría sacarse de la caja y procesarse en una computadora o en un cuarto oscuro. Dependiendo del método que se utilice para procesar la foto, podemos averiguar si el gato está vivo o muerto, o lo que le hizo el flash al gato, restaurar la etiqueta cuántica. La elección del lector determina lo que sabemos sobre el gato. Podemos averiguar si está vivo / muerto o restaurar la etiqueta cuántica que se eliminó cuando se tomó la foto, pero no ambos.

Este es solo un paso adelante en nuestra comprensión de la mecánica cuántica. Hoy en día, su aplicación completa permanece confinada a sistemas de nivel experto como las computadoras cuánticas, aunque algunos de sus aspectos también se pueden utilizar en mediciones precisas, y para una comunicación segura mediante criptografía cuántica.

"Esta es una parte clave de mi investigación. Realmente quería entender por qué esta rareza cuántica está ahí. ¡Me concentré en las mediciones porque de ahí proviene la rareza!" dice Hofmann.