Todos los mecanismos fabricados por el ser humano han realizado movimientos descriptos y previstos por las leyes de la mecánica clásica, hasta que en marzo de 2010 un grupo de investigadores diseñó un artefacto que se movía de una forma que sólo podía explicar el conjunto de reglas que hasta ahora aplicamos al comportamiento de las cosas diminutas, como moléculas, átomos o partículas subatómicas, al que denominamos mecánica cuántica.
Este hallazgo pasó desapercibido para la mayoría de los medios de comunicación.
Los físicos Andrew Cleland y John Martinis y sus colegas de la Universidad de California diseñaron la máquina -pequeño objeto de metal semiconductor con forma de pala o remo, pero visible al ojo humano- y consiguieron que se moviera con un ritmo cuántico. En primer lugar, enfriaron el remo hasta que alcanzó su «estado base» o el menor estado de energía permitido por las leyes de la mecánica cuántica, un objetivo codiciado desde hace mucho por los físicos. Después, aumentaron la energía del artefacto en un solo quantum para producir un estado de movimiento mecánico-cuántico puro.
Los investigadores incluso consiguieron poner el artilugio en dos estados a la vez, por lo que literalmente vibraba poco y mucho al mismo tiempo, (un curioso y raro fenómeno descripto por las leyes de la mecánica cuántica).
El hallazgo es un hito científico, ya que es “la primera vez que los científicos han demostrado los efectos cuánticos en el movimiento de un objeto realizado por el ser humano”, comenta Adrian Cho, redactor de la revista estadounidense Science que en reconocimiento a la innovación que representa este experimento, al ingenio que hay tras él y a sus muchas aplicaciones potenciales, lo ha designado como uno de los avances científicos más importantes de ese año.
Añade Cho: “A nivel conceptual es impresionante porque lleva la mecánica cuántica a otro ámbito completamente nuevo. A nivel práctico, abre un abanico de posibilidades que van desde experimentos que combinen el control cuántico sobre la luz, la corriente eléctrica y el movimiento hasta, quizá algún día, pruebas de los límites de la mecánica cuántica y nuestro sentido de la realidad”.
La máquina cuántica demuestra que los principios de este ámbito de la física se pueden aplicar al movimiento de objetos macroscópicos, así como a las partículas atómicas y subatómicas. Proporciona el primer paso clave hacia el control completo de las vibraciones de un objeto a nivel cuántico. Este control sobre el movimiento de un dispositivo de ingeniería debería permitir a los científicos manipular ese minúsculo movimiento, tal y como controlan ahora las corrientes eléctricas y las partículas de luz.
Poco a poco, esta capacidad puede llevar a nuevos dispositivos a que controlen los estados cuánticos de la luz, a detectores de fuerza ultrasensibles y, finalmente, a investigaciones sobre los límites de la mecánica cuántica y nuestro sentido de la realidad.
Este último gran objetivo se podría conseguir intentando colocar un objeto macroscópico en un estado en el que se encuentre literalmente en dos lugares ligeramente diferentes en el mismo momento; un experimento que puede revelar precisamente por qué algo tan grande como un ser humano no puede estar en dos sitios a la vez.
“Eso sí, los físicos no han logrado aún conseguir ese estado de hallarse simultáneamente ‘en dos lugares a la vez’ con un objeto tan pequeño como este”, dice Cho. “Pero ahora que han logrado recrear el estado más simple del movimiento cuántico, parece algo mucho más alcanzable, (es más un asunto de ‘cuándo’ que de ’si…’)”.
Imagen: UCSB photo.
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