“No me gusta, y lamento haber tenido algo que ver con eso”, dijo supuestamente el físico Erwin Schrödinger sobre la teoría cuántica.
Lo lamentó tanto que trabajó para demostrar que era absurdo con el problema mental más famoso de la física, uno que consiste en poner un gato en una caja que se llenaría de veneno si un átomo radiactivo se dividiera espontáneamente. De acuerdo con la teoría, solo se puede decir que la escisión ocurrió si se observa; de lo contrario, debe considerarse indeterminado. Y debido a que el destino del gato está alineado con el del átomo, el gato de Schrödinger tampoco debe considerarse ni muerto ni vivo.
Patentes sin sentido, concluyó Schrödinger. Pero investigadores posteriores encontraron formas de convertir el problema del pensamiento en experimentos reales, y estos realmente han validado las predicciones de la teoría cuántica. Un experimento utilizó un resonador enfriado casi hasta el cero absoluto para que se “entrelazara” en dos estados cuánticos, vibrando o no. Entonces se demostró que esos dos estados estaban superpuestos.
De hecho, enredar a una criatura viviente sería una gran hazaña para los físicos, quizás más para los bioquímicos. Los sistemas químicos complejos normalmente no se detienen para la inspección, pero si pudiera congelarlos en frío cuántico, podría probar sus partes constituyentes. Algunos han sugerido que los procesos bioquímicos, como la fotosíntesis, deben involucrar efectos cuánticos; este método podría ser una forma de demostrarlo.
Un tardígrado es un buen candidato para congelarse a cero en un vacío casi total. Es tan duro como se pone un animálculo.
Para enredar una forma de vida hay que ponerla en un vacío extremo y enfriarla casi al cero absoluto sin matarla. Las bacterias se han enredado tanto. Ahora, un grupo de científicos dice que han enredado a un tardígrado, comúnmente llamado oso de agua, una linda criatura que apenas es visible a simple vista.
Los 11 investigadores publicaron su trabajo el 16 de diciembre en el servidor de preimpresión en línea arXiv, que no está revisado por pares. Entre ellos se encuentran Rainer Dumke del Centro de Tecnologías Cuánticas, en Singapur, y Tomasz Paterek de la Universidad de Gdansk, en Polonia, quienes en 2019 fueron honrados, por así decirlo, con un Premio IgNobel por su trabajo sobre cucarachas magnetizadas (los resultados de los cuales se refieren a los métodos por los que navegan los animales).
Dejemos que el registro muestre que al menos un ganador del IgNobel, Andre Geim, ganó un Nobel real. Obtuvo el IgNobel por levitar una rana, el verdadero Nobel por descubrir el grafeno.
Un tardígrado es un buen candidato para congelarse a cero en un vacío casi total. Es tan duro como se pone un animálculo. Insulta la cosa y se vuelve inactiva al acurrucarse en una bola, llamada tun, en un proceso conocido como criptobiosis. Aunque algunos han argumentado que al menos parte del metabolismo aún debe continuar, quizás la mejor manera de caracterizar un tun es como una vida que ha quedado en suspenso. En 2019, cuando un grupo de tardígrados se depositaron en la Luna durante el aterrizaje forzoso involuntario de una nave espacial israelí, muchas personas especularon que las criaturas sobrevivirían incluso allí. Lamentablemente, los experimentos que involucraron el disparo de balas de nailon sugirieron más tarde que esto no sucedió.
Dumke y sus colegas descubrieron su interés actual en el curso de estudio de qubits superconductores, osciladores electrónicos que muchos esperan producirán una computadora fundamentalmente nueva basada en efectos cuánticos. Se preguntaban qué pasaría si pusieran un tardígrado inactivo encima de uno de sus qubits, llevando el sistema a casi cero absoluto.
Primero, se enteraron, el tardígrado sobrevivió. Eso por sí solo es un hallazgo significativo.
“A esta temperatura muy, muy baja, casi nada se mueve, todo está en el estado fundamental; es un trozo de polvo “, dice Dunke Espectro IEEE. “Devuélvala a las condiciones en las que pueda sobrevivir, aumentando suavemente la temperatura y la presión, y regresa. Algunos habían sugerido que en el estado criptobiológico, se estaba produciendo algo de metabolismo. No tan.”
La presencia de dos qubits superconductores al lado del tardígrado refuerza el caso de la existencia de entrelazamiento; aquí parece que la criatura está en superposición con un | 0> qubit y uno | 1> qubit.
Este descubrimiento plantea la pregunta de qué fuerzas de la selección natural podrían haber moldeado al tardígrado para que fuera tan duro. Parece demasiado diseñado para sus hábitats terrestres normales, incluidos el musgo y los líquenes.
En segundo lugar, argumentan Dumke y sus colegas, lograron un verdadero entrelazamiento cuántico entre el qubit y el tardígrado. Los objetos más grandes han estado tan enredados, pero esos objetos eran materia inanimada. Esta es una afirmación más importante y más difícil de concretar.
“Comenzamos con un qubit superconductor en el estado de energía 0, comparable a un átomo en el estado fundamental; no hay oscilación, no pasa nada ”, dice Dumke. “Podemos usar microondas para suministrar exactamente la cantidad correcta de energía durante el tiempo adecuado para elevar esto al nivel 1; esto es como el segundo orbital de un átomo. Ahora está oscilando.
“O, y este es el punto importante, podemos agregar exactamente esa cantidad de energía pero suministrarla solo durante la mitad del tiempo para elevar el sistema a un estado cuántico de ½, que es el estado de superposición. En este estado, es al mismo tiempo oscilante y no oscilante. Puede realizar pruebas exhaustivas para medir los tres estados “.
Luego, los trabajadores probaron el sistema en varias condiciones diferentes para determinar el estado cuántico, y encontraron que el sistema que constaba del qubit y el tardígrado juntos ocupaba un estado de energía más bajo que el que cualquiera de los dos hubiera ocupado por sí solo. Los investigadores concluyeron que las dos cosas se habían enredado.
No es necesario esperar la revisión por pares; en cuestión de días empezaron a llegar las críticas.
Un crítico, Ben Benbruker, físico convertido en periodista, ha argumentó en Twitter que los experimentos no demuestran lo que afirman los autores. Dijo que había tres posibilidades: que el entrelazamiento cuántico se había logrado con todo el tandigrave, que se había logrado con una parte de él y que no se había logrado en absoluto. Eso último implicaría que cualquier efecto fue causado por algún proceso físico clásico (no cuántico).
Los autores admiten que no pudieron realizar el experimento perfecto, que implicaría medir el tardígrado y el qubit de forma independiente, utilizando dos sondas. Su tardígrado viene empaquetado con el qubit, formando una estructura híbrida, por lo que dos sondas son difíciles de manejar.
Un boceto del experimento, incluida una foto del tardígrado revivido en el qubit del sistema.
“Por lo tanto, debe construir un modelo que represente el qubit como un sistema mecánico cuántico, y si lo hace de manera clásica, no podría tener en cuenta todas las características”, dice Vlatko Vedral, otro autor, que es profesor de física en la Universidad de Oxford. “La característica de la que estamos hablando es el estado de energía cuántica que el sistema combinado puede alcanzar. De hecho, gran parte de la química se basa en este tipo de cosas: la fuerza de Van der Waals “.
Kai Sheng Lee, de la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur, dice que la crítica a la afirmación del entrelazamiento se responde al menos parcialmente en la segunda parte del artículo de Arxiv, “cuando presentamos el segundo qubit”. La presencia de dos qubits superconductores al lado del tardígrado refuerza el caso de la existencia de entrelazamiento, porque aquí parece que la criatura está en superposición con un qubit que está en el estado 0 (a veces abreviado | 0>) y también con el otro qubit, que está en el estado 1 (también conocido como | 1>).
“Pero la mayor debilidad”, admite Vedral, “es que no hay mediciones directas solo en el tardígrado. Esto es lo que hay que hacer para satisfacer incluso al crítico más conspirador, el que dice que podríamos explicar esto con argumentos clásicos “.
¿Se pueden realizar mediciones directas de cada parte de este triángulo entrelazado? Esa pregunta hace que Dumke, Vendral y Lee se detengan. Finalmente, Dumke lo intenta.
“Podría intentar encontrar una frecuencia de resonancia particular dentro del tardígrado, luego usar esta frecuencia para encontrar lo que conduce a un entrelazamiento más fuerte”, dice.
“O tal vez podrías diseñar genéticamente al tardígrado para que resuene”, sugiere Vendral.
¿Por qué la pausa embarazada? Quizás estén pensando en la pregunta. Tal vez estén pensando en qué parte de su plan de investigación revelar. O tal vez los dos estados se superponen.
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