La mecánica cuántica, más cerca de las aplicaciones cotidianas
Un equipo internacional de físicos ha demostrado la naturaleza de onda cuántica de moléculas orgánicas grandes en un artículo publicado en la revista Nature Communications. Sus descubrimientos pueden suponer un paso hacia la reducción de la interferencia cuántica a una escala sin precedentes. La interferencia cuántica, mediante la que una partícula en forma de onda cruza su propia trayectoria e interfiere en la dirección en la que viaja, es uno de los conceptos más intrigantes de la teoría cuántica. La mejora del conocimiento de este tipo de principios es útil en la ciencia de la información cuántica y sus aplicaciones se extienden a la informática cuántica. Al igual que la luz, la materia muestra propiedades tanto de onda como de partícula si se dan las circunstancias adecuadas. No obstante, la longitud de onda de los objetos masivos es muy pequeña, tanto que no tiene sentido considerarlos como onda. Sin embargo, la longitud de onda de algunos objetos puede ser discernible y significativa, tal y como demuestra el experimento de Young realizado con electrones. Markus Arndt de la Universidad de Viena (Austria) y sus colaboradores observaron ondas cuánticas en moléculas orgánicas sintéticas compuestas por hasta 430 átomos. Con ellas han demostrado que en complejos moleculares masivos con más de 1.000 grados de libertad interna se puede obtener coherencia cuántica gracias a la interferencia estacionaria. Estas moléculas orgánicas eran similares en tamaño y complejidad a moléculas de insulina y mostraban muchas características propias de objetos de la física clásica. No obstante, en el experimento realizado a modo de versión simplificada del experimento mental del gato de Schrödinger, no podrían existir tanto como objetos sino como una bruma de posibilidades en la que pueden existir aquí, allá y en todas partes al mismo tiempo. Cuando los científicos las observaban, las posibilidades se concretaban en posiciones definitivas. Al igual que con el gato de Schrödinger en su caja sellada, que no está ni vivo ni muerto sino en una fantasmal mezcla de las dos posibilidades, no es posible concretar su estado si no se llega a observar. La importancia de la dualidad onda-corpúsculo consiste en que todo comportamiento de la materia puede explicarse mediante el empleo de una ecuación diferencial que representa una función de onda: la ecuación de Schrödinger. Esta capacidad para describir la realidad en forma de ondas es la clave de la mecánica cuántica. Los cálculos matemáticos necesarios, a pesar de su complejidad, facilitan predicciones precisas, pero el significado físico de estas ecuaciones es bastante más complicado de comprender. El intento de explicar el «verdadero significado» de la dualidad onda-partícula sigue siendo un foco de debate en la física cuántica. Además, queda por resolver la cuestión de hasta qué punto se puede aprovechar. El artículo concluye apuntando que estos descubrimientos «abren una nueva ventana de posibilidades para la experimentación cuántica con nanopartículas en una clase de complejidad comparable a la de proteínas pequeñas y demuestran que es posible crear y mantener una coherencia cuántica elevada con sistemas térmicos [complejos]».Para más información, consulte: Universidad de Viena: http://www.univie.ac.at/en/ Nature Communications: http://www.nature.com/ncomms/index.html
Países
Austria, Suiza, Alemania, Estados Unidos