Gato de Schrödinger

Erwin Schrödinger fue un reconocido físico que nació en Viena el 12 de agosto de 1887 y que logró recibir el Premio Nobel de Física en el año 1933. Se le conoce principalmente por sus trabajos relacionados con la teoría cuántica, en particular por su experimento mental con un gato con el fin de intentar explicar la interpretación errónea de la superposición cuántica. Su paradoja, conocida como el gato de Schrödinger, es además una de las suposiciones más populares dentro de la física cuática.

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¿Qué es el gato de Schrödinger?

La paradoja del gato de Schrödinger es un famoso experimento hipotético que fue diseñado por este reconocido físico para poder señalar un fallo en la interpretación de Copenhague sobre la superposición aplicada a la teoría cuántica.

Resumen del gato de Schrödinger

La teoría del gato de Schrödinger implica colocar un gato vivo dentro de una cámara de acero al lado de un martillo, un vial de ácido cianhídrico y una cantidad pequeña de una sustancia radiactiva. Luego, si un solo átomo de la sustancia radiactiva se descompone mientras dura el periodo de prueba, un mecanismo de relé hará que el martillo salte, esto romperá el vial de gas venenoso y posteriormente se causará la muerte del gato.

Pero ante esta situación también existía una segunda situación, el electrón podía tomar un camino diferente y el detector no podría captarlo y por esta razón el mecanismo no podría activarse y el frasco tampoco se rompería y con esta situación el gato seguiría vivo, sano y salvo. Entonces al final del experimento, el gato estará vivo o muerto.

Origen

Este experimento tuvo sus orígenes en el año 1935 gracias a el físico Erwin Schrödinger cuando realizó una ilustración sobre el problema en la interpretación de Copenhague sobre la mecánica cuántica.

Explicación del gato de Schrödinger

La interpretación de Copenhague de la física cuántica proponía que los átomos o los fotones se encontraban en múltiples estados correspondientes a diferentes resultados y que las posibilidades, llamadas superposiciones, no se comprometían con un estado definitivo hasta que eran observadas.

El experimento mental de Schrödinger fue diseñado con el objetivo de mostrar cómo se vería la interpretación de Copenhague si la terminología matemática que había sido usada para explicar la superposición en el mundo microscópico fuera reemplazada por términos macroscópicos que la persona promedio pudiera visualizar y entender. En el experimento, el observador no puede saber si un átomo de la sustancia se ha descompuesto o no y, en consecuencia, no sabe si el frasco se ha roto y el gato ha muerto.

Según la ley cuántica de la interpretación de Copenhague, el gato estará vivo y muerto a la vez hasta que alguien observe la caja. En la terminología de la mecánica cuántica, la capacidad del gato de estar vivo y muerto al mismo tiempo hasta que se le observa se denomina indeterminación cuántica o paradoja del observador. La lógica detrás de la paradoja del observador es la capacidad demostrada de la observación para influir en los resultados.

Schrödinger aceptó que la superposición existe pero también se preguntaba cuándo se produce realmente la resolución de posibilidades. Su experimento mental pretendía que la gente se preguntara si era lógico que la observación fuera el desencadenante. Con el paso del tiempo, la analogía del gato de Schrödinger se ha utilizado para ilustrar las nuevas teorías sobre el funcionamiento de la mecánica cuántica.

El gato de Schrödinger resuelto

La solución a este paradigma fue descubierta por un equipo en la Universidad de Yale en donde se logró, luego de muchos años, resolver el paradigma. Con esto se pudo configurar un sistema de alerta que podía captar los saltos inminentes de los átomos artificiales, los cuales contienen información cuántica. En el experimento actual, se logra establecer una nueva manera de poder acercarse al salto cuántico.

Este equipo se utilizó un enfoque especial para poder monitorizar de forma indirecta el átomo artificial superconductor y tres generadores de microondas que podían irradiar el átomo que estaba encerrado dentro de una cavidad 3D. La radiación del microondas se encarga de agitar el átomo artificial conforme se puede observar de forma simultánea y esto produce que se den los saltos cuánticos.

Esta señal de saltos cuánticos se puede amplificar sin que se dé una pérdida en la temperatura ambiente, entonces, la señal que emiten puede ser monitorizada en tiempo real. Esto hizo posible que los científicos pudieran observar una ausencia repentina de fotones y esto implica la presencia de la advertencia anticipada de un salto cuántico.

Importancia

Este experimento es importante porque es un medio por el cual se pueden realizar varias discusiones teóricas con respecto a las interpretaciones de la mecánica cuántica principalmente cuando se intenta explicar el problema de la medición. Desde que se creó, ha habido muchas pruebas de que el colapso de la función de onda no está impulsado únicamente por los observadores conscientes. De hecho, todas las interacciones que realiza una partícula cuántica pueden colapsar su estado.

El experimento mental es además muy importante para la mecánica cuántica. Una de las razones por las que ha perdurado en la cultura popular es, sin duda, porque muestra claramente la diferencia entre la forma en que la mecánica cuántica describe el estado de las partículas cuánticas y la forma en que se describen los objetos macroscópicos.