¿Gato vivo o muerto?

Más de una vez hemos oído hablar sobre el gato de Schrödinger, pero,  ¿a qué hace referencia un gato con un dueño tan eminente? Pues bien, Erwin Schrödinger, quien contribuyó mucho en el desarrollo de la mecánica cuántica, planteó el siguiente sistema: un gato contenido en una caja cerrada y opaca de forma que desde fuera no se puede ver nada de lo que hay en su interior, con una cápsula de veneno dentro de la misma. A su vez, existe una partícula radioactiva con probabilidad de desintegrarse en un tiempo dado del 50%, de tal forma que si la partícula se desintegra, activa la cápsula que libera el veneno y el gato muere. De este modo, la forma correcta de describir el sistema sería superponiendo los dos posibles estados en que podemos encontrar al gato (vivo y muerto). No podemos saber hasta abrir la caja si el gato está vivo o muerto.

Pues bien, este gran icono ha sido desafiado. Un grupo de físicos ha conseguido encontrar un estado tal que se le pueda mirar sin llegar a destruirlo (lo que equivaldría a echar un vistazo al famoso gato pero sin matarlo). Los resultados de este experimento harían más fácil el manejo de sistemas  como los ordenadores cuánticos (no entraremos en detalle en lo que son estas máquinas pero, por dar una mínima pincelada, diremos que su sistema lógico no está basado, como en los ordenadores tradicionales, en los bits que pueden tomar valores de 0 o 1, sino en los qubits, que pueden tomar valores de 0, 1 o una superposición de ambos estados dando lugar a nuevas puertas lógicas).

Este fenómeno de la superposición de los sistemas cuánticos permite obtener útiles propiedades. El problema de tener la habilidad de destruir un sistema de superposiciones simplemente mirándolo, hace a éste un tanto débil al depender de esta propiedad precaria.

Se ha propuesto la posibilidad de hacer medidas que sean suficientemente buenas sin llegar a destruir la superposición. La idea es medir algo menos directo que la determinación de si el bit tiene valor 0 o 1 (el equivalente de mirar al gato de Schrödinger con algún tipo de filtro que impida verlo nítidamente). Esto no daría mucha información sobre el estado en concreto pero sí serviría para determinar otras propiedades de interés. Investigadores de la Universidad de Berkeley, California, han conseguido desarrollar un sistema equivalente a ese filtro a través del cual se miraría al gato. La idea consiste en un circuito superconductor muy pequeño, que se utiliza frecuentemente en ordenadores cuánticos, poniéndolo en superposición a través de repetir su estado entre 0 y 1, de forma que cíclicamente alcance todos los posibles estados mezcla entre 0 y 1. Midiendo la frecuencia de esta oscilación, que evidentemente es una medida más débil, se podría obtener información sin llegar a forzar al qubit a escoger entre un 0 o un 1. Sin embargo, aunque la medida fue lo suficientemente buena para no destruir la superposición cuántica, la medida cambió de manera aleatoria la velocidad de oscilación.  Esto no pudo haberse predicho pero fueron capaces de realizar la medida lo suficientemente rápido para permitir inducir un cambio igual pero opuesto al sistema que devolvió a la frecuencia del bit cuántico al valor que hubiera tenido si no hubiese sido medido inicialmente.

Esta retroalimentación (feedback) es similar a lo que ocurre en un marcapasos: si el sistema se aleja mucho del estado deseado, ya sea un latido del corazón o una superposición de ceros y unos, se puede reconducir el sistema  hacia donde debiera estar.

Este hecho ya había sido visto previamente pero lo limitante en los acontecimientos previos, era que las medidas eran demasiado débiles para conseguir mantenerlas dando señal detectable, así como medidas más grandes introducían demasiado ruido en el sistema.

Lo realmente novedoso de este descubrimiento es que la estabilización de la superposición de  los qubits es un gran paso hacia el control de la retroalimentación de un qubit individual, permitiendo controlar los errores cuánticos.

Fuente: New Scientist.