Un paso hacia el gato de Schr?dinger

Los investigadores llevan mucho tiempo tratando de producir estados cu¨¢nticos en objetos mec¨¢nicos macrosc¨®picos para controlarlos y han dado el primer paso. Un dispositivo mec¨¢nico, diminuto pero visible para el ojo humano, se ha comportado por vez primera como un aut¨¦ntico sistema cu¨¢ntico, seg¨²n un trabajo liderado por Andrew Cleland, investigador de la Universidad de California (EE UU), y que se publica en la revista Nature. Este logro largamente buscado representa que los sistemas mec¨¢nicos entran en el terreno de la f¨ªsica cu¨¢ntica y es un primer paso crucial hacia la investigaci¨®n del experimento del gato de Schr?dinger, un experimento imaginario que concibi¨® este f¨ªsico en 1935 para exponer uno de los fen¨®menos de la mec¨¢nica cu¨¢ntica sobre objetos macrosc¨®picos. El ¨¦xito del trabajo anuncia una nueva generaci¨®n de experimentos cu¨¢nticos, piensan los expertos, ya que las implicaciones de este descubrimiento son trascendentales para el empleo de dispositivos mec¨¢nicos en sistemas de proceso de informaci¨®n cu¨¢ntica y, en ¨²ltima instancia, para tratar las paradojas que parecen presentarse cuando la teor¨ªa cu¨¢ntica se aplica al mundo macrosc¨®pico.

?C¨®mo es posible observar el comportamiento cu¨¢ntico en un sistema mec¨¢nico macrosc¨®pico? Los investigadores enfriaron el sistema para que alcanzara el estado cu¨¢ntico, situaci¨®n en la que todas las vibraciones t¨¦rmicas son eliminadas. El equipo de Cleland logr¨® construir un resonador mec¨¢nico con una frecuencia de oscilaci¨®n muy alta, cercana a los 6.000 millones de ciclos por segundo, y lo enfri¨® a una cuadrag¨¦sima de grado por encima del cero absoluto. El resonador, con un grosor inferior al micr¨®metro y de cerca de 40 micr¨®metros de largo, se une el¨¦ctricamente a un dispositivo cu¨¢ntico, un superconductor cu¨¢ntico de un bit o qubit (unidad cu¨¢ntica de informaci¨®n), que utilizaron los autores para medir y controlar el estado del resonador.

Mediante un term¨®metro cu¨¢ntico de un qubit, los investigadores demostraron el enfriamiento del resonador mec¨¢nico, verificando la ausencia, con elevada probabilidad, incluso de la excitaci¨®n t¨¦rmica del fon¨®n (modo cu¨¢ntico de vibraci¨®n que se encuentra en las redes cristalinas). Entonces emplearon el qubit para excitar un ¨²nico fon¨®n en el resonador y transferir la excitaci¨®n muchas veces entre el resonador y el qubit, de modo que dieron los primeros pasos hacia el control cu¨¢ntico completo de un sistema mec¨¢nico. Futuros experimentos requerir¨¢n encontrar un r¨¦gimen de funcionamiento a frecuencias m¨¢s bajas, dice Markus Aspelmeyer, de la Facultad de F¨ªsica de la Universidad de Viena (Austria), en la misma revista.