Los científicos han cortado el ruido cuántico y solo han necesitado un espejo. Así lo han hecho

Cuando nos aproximamos al mundo más diminuto, la simple observación no es una acción inocente. En física cuántica, medir un objeto es también modificarlo. Este es un fascinante dilema al que tenemos que enfrentarnos. Ahora, un equipo de investigadores, según el artículo publicado en la revista científica Physical Review Research, han conseguido romper ese ciclo con una ingeniosa solución, en forma de espejo.

Un espejo contra el ruido cuántico

El hallazgo ha demostrado que es posible eliminar el conocido como ruido cuántico, que se genera al observar partículas extremadamente pequeñas. Este es un fenómeno que en física se conoce como backaction, o retroacción, y que ocurre cuando los fotones que utilizamos para medir empujan a los objetos que intentamos observar, alterando su comportamiento.

Espera un momento. Quizás no hemos explicado bien en qué consiste eso que se denomina retroacción. Estamos hablando del efecto secundario de intentar medir algo muy pequeño usando la luz. Aunque, quizás, un ejemplo deje las cosas aún más claras.

Imagina que quieres observar una pluma flotando en el aire, pero solo puedes hacerlo lanzándole pequeñas piedras. Cada vez que tiras una, la pluma se mueve. Podrás ver la pluma por un instante, pero el simple hecho de verla, en este caso lanzar una piedra, ya la ha movido. Los fotones, hablando de física cuántica, son los que chocan con la partícula y la empujan en el proceso. Es decir, que el propio hecho de medir altera lo que se está midiendo.

Ahora, ¿cómo han conseguido sortear este fenómeno? La clave parece que se encuentra en una simple configuración: se coloca una partícula en el centro exacto de un espejo con forma de hemisferio. Es ahí cuando sucede la magia. Bajo ciertas condiciones, la partícula se vuelve indistinguible de su propio reflejo. Cuando esto sucede, desaparece la posibilidad de extraer información sobre su posición a través de la luz reflejada. Pero lo más asombroso es que el backaction también se esfuma, con lo que la perturbación dejan de existir.

Rafal Gajewski, autor principal del estudio, asegura, en un comunicado publicado en la página web de la Universidad de Swansea, que "nuestro trabajo ha demostrado que si se pueden crear condiciones en las que la medición se vuelve imposible, la perturbación también desaparece". Y aquí llega una de las sorpresas del hallazgo.

Parece que el silencio cuántico ocurre cuando la dispersión de la luz es máxima. Es decir, justo cuando parecería que más deberíamos poder realizar mediciones, menos podemos saber. Y eso, en física, es algo tan revelador como intrigante. Esta técnica podría aplicarse a proyectos como MAQRO, una misión espacial que quiere llevar los experimentos cuánticos a escalas nunca antes vistas, ya que, ¿dónde podrían enfrentarse las reglas cuánticas con las gravitatorias más que en el espacio?

Por cierto, este estudio se enmarca dentro de una disciplina científica emergente conocida como optomecánica levitada, donde se suspenden partículas en el vacío usando láseres para controlarlas con precisión milimétrica. Hasta ahora, algunos experimentos han logrado enfriar las partículas hasta el estado más bajo de energía posible.

Ese es el llamado estado fundamental cuántico. Ahora, con la técnica del espejo, el control de las partículas podría llegar a cotas nunca antes imaginadas. Los investigadores de la Universidad de Swansea han utilizado un espejo para domar el caos cuántico y parece que han tenido éxito. Veremos si sus hallazgos acaban por descubrir los secretos de nuestra realidad y pueden ser utilizados en beneficio de la humanidad.