Desde mis tiempos de estudiante en la Facultad de Ciencias de la UNAM, en la asignatura de Mecánica Cuántica, ya sospechaba yo que este era un tema que muy pocas personas realmente entienden. De hecho, es probable que muy pocos puedan asegurar de qué se trata este tema pues hay una serie de conceptos que de alguna manera se oponen a nuestra manera cotidiana de pensar. Parte del secreto de la física cuántica es salirse de la experiencia conocida y pensar que todo es posible, como si fuese un país nuevo, el país de las maravillas.
Sin embargo, ahora hay quien dice que la mecánica cuántica no es tan complicada como lo habíamos pensado. Una nueva investigación sugiere que dos de las características más sorprendentes de la cuántica -el principio de incertidumbre y la dualidad onda/partícula- podrían ser dos lados de una misma moneda. «La conexión entre incertidumbre y la dualidad onda/partícula parece ser muy natural cuando se consideran preguntas sobre qué información se puede tener sobre un sistema», dice la Dra. Stephanie Wehner, una profesora asociada a la Universidad de Tecnología Delft, en Holanda y una de las científicas detrás de esta investigación. «Nuestro resultado enfatiza el poder de pensar sobre física en términos de la perspectiva de la información», aclara.
La dualidad onda/partícula es una idea que nace de experimentos relativamente elementales, por ejemplo, cuando se pasa luz a través de una serie de ranuras. El problema es que en unos casos, el experimento parece mostrar que estamos hablando de ondas, en otros parece que son partículas las que se hacen evidentes. Con respecto al principio de incertidumbre, simplemente se aclara que es imposible saber la posición y el momentum de una partícula al mismo tiempo.
La unificación propuesta de estas dos características podría dar nuevos avances en ciencias como la criptografía, dice el Dr. Patrick Coles, profesor en la Universidad de Waterloo, en el Instituto de Computación Cuántica, en Canadá y uno de los colaboradores de Wehner. Por ejemplo, Coles afirma que estos resultados podrían apuntar a dar un crédito en línea absolutamente seguro en las transacciones con tarjeta de crédito.
Aparte de ello, este avance promete hacer más fácil la física a los estudiantes en temas como los campos, siempre complicados de entender. En lugar de aprender dos fenómenos por separado, Coles afirma que «Pueden sólo aprender el principio de incertidumbre y deducir entonces la competencia entre el comportamiento de ondas y partículas como consecuencia del principio de incertidumbre».
Pero tal vez lo más significativo es que la unificación podría cambiar la manera en que los científicos ven el mundo físico, como ocurrió en el siglo 19 cuando descubrieron que la electricidad y el magnetismo no eran fuerzas diferentes, sino la manifestación de la misma fuerza. A esto es lo que ahora llamamos y estudiamos, electromagnetismo. «Aunque nuestro trabajo no llega a ese nivel de impacto, el mismo afecta cómo los físicos ven la estructura de la teoría cuántica», dice Coles. «La mayoría de los físicos creen que la teoría cuántica se aplica a cada objeto alrededor nuestro, incluso nosotros mismos. Y aunque es raro pensar en partículas dentro de nosotros, las cuales se comportan como ondas, es una verdad extraña», indica el catedrático.
Coles dijo que la clave de la nueva investigación fue el usar matemáticas para traducir el lenguaje del comportamiento de ondas y partículas a un lenguaje de incertidumbrtes. El Dr. Coles ofrece la siguiente analogía: «Cuando llegamos a la literatura de la dualidad de ondas/partículas, es como cuando queremos leer jeroglíficos. La clave fue que descubrimos la piedra de Rosetta, que nos permite traducir estos jeroglíficos en nuestra lengua nativa… Esto fue particularmente divertido porque nadie había podido traducir estos jeroglíficos antes».
Pero ¿qué tan importante es esta nueva investigación? Otros científicos ya se han expresado al respecto.El Dr. Robert W. Spekkens, especialista en física teórica en Waterloo, dijo que es un «muy buen resultado», amén de «significativo», añadiendo que mientras más entendemos las conexiones entre los diferentes fenómenos cuánticos, tenemos mejores oportunidades de comprender los fundamentos de la mecánica cuántica.
Un artículo técnico que describe la investigación apareció el 19 de diciembre en Nature Communications.
Referencias: