La física cuántica es fundamentalmente extraña, hasta el punto de que necesitamos experimentos mentales con gatos escondidos en cajas y metáforas de monedas girando para siquiera comenzar a comprender sus leyes.
Sin embargo, incluso en nuestro mundo clásico, donde la física es más intuitiva, se pueden representar matices del comportamiento cuántico utilizando escenarios relativamente simples.
Los investigadores que experimentan con pequeñas gotas de aceite que corren por dos canales adyacentes en un baño de fluido vibrante han descubierto que el comportamiento de las gotas coincide con un famoso experimento mental cuántico.
“Resulta que este experimento hidrodinámico de ondas piloto muestra muchas características de los sistemas cuánticos que antes se pensaba que eran imposibles de entender desde una perspectiva clásica”. dice
Bush y su colega, el físico del MIT Valeri Frumkin, emularon el Probador de bombas Elitzur-Vaidman – un ejemplo bien conocido de medición sin interacción – ser capaz de derivar detalles sobre el estado cuántico de un objeto utilizando la suave caricia de la onda de otro objeto sin perturbar la delicada naturaleza de ninguno de ellos.
El enfoque se ha aplicado a la tecnología de imágenes de baja intensidad, aunque a pesar de sus usos, no hay consenso sobre lo que significa físicamente “libre de interacción”.
En el experimento del probador de bombas, un fotón se divide en dos estados a la vez (una superposición). Esos dos estados viajan por uno de los dos canales, y la mitad de las veces, uno de esos canales tiene una ‘bomba’ dentro, una analogía para un objeto que puede destruir la superposición absorbiendo un fotón y destruyendo su propio estado cuántico en el proceso
Si un fotón emerge del sistema, es probable que no haya chocado con ninguna bomba. Ahora bien, la magia de la física cuántica es que el estado del fotón dividido cuando se recombina en un solo todo también puede decirnos si la bomba estaba allí o no (incluso cuando el fotón tomó el otro canal) sin siquiera “detonar” la bomba.
Esto no tiene sentido desde el punto de vista de la física clásica, pero por eso tenemos la física cuántica. En términos básicos, la bomba interfiere con las probabilidades que la superposición crea para el fotón. Esta interferencia se puede detectar midiendo al final la naturaleza ondulatoria del fotón.
Por tanto, resulta sorprendente encontrar el mismo resultado en este estudio en una configuración clásica.
Las gotas tomaron el lugar de los fotones y las ondas líquidas que crearon actuaron como el probabilidades de superposición – si esas ondas en expansión golpean la bomba, esto afecta a la gota ya que los dos canales se fusionan nuevamente, incluso si la gota misma tomó el otro canal.
Técnicamente, el experimento tiene más en común con una interpretación de los experimentos cuánticos llamada teoría de la onda piloto, donde ondas que interactúan y transportan pequeñas partículas que navegan guían las características de un objeto.
Estadísticamente, el experimento clásico coincidió con el probador de bombas Elitzur-Vaidman. Los investigadores dicen que muestra un puente entre el mundo fijo y sólido de la física clásica y el reino cuántico más difuso y menos seguro.
Esto nos ayuda a comprender mejor por qué los comportamientos cuánticos, como las ondas de posibilidad, parecen “colapsar” en estados discretos.
“Aquí tenemos un sistema clásico que proporciona las mismas estadísticas que surgen en la prueba de la bomba cuántica, considerada una de las maravillas del mundo cuántico”, dice Arbusto.
“De hecho, descubrimos que el fenómeno no es tan maravilloso después de todo. Y este es otro ejemplo de comportamiento cuántico que puede entenderse desde una perspectiva realista local”.
La investigación ha sido publicada en Revisión física A.