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Han pasado casi 100 años desde que los físicos Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg destrozaron nuestra comprensión del universo con la tecnología cuántica. La teoría que desarrollaron describía un mundo descentralizado e incierto, en lugar de un mundo dominado por la certeza de que todo estaba determinado y concreto.
Superposición de la tecnología cuántica
Estos científicos sugirieron que los átomos se comportan de maneras inesperadas a nivel microscópico. Las partículas pueden estar en varios lugares al mismo tiempo y atravesar barreras de energía, como un fantasma que atraviesa una pared sólida.
Bienvenidos a la mecánica cuántica. La mecánica cuántica puede parecer extraña y oscura al principio, pero ahora es universalmente aceptada como la mejor explicación del mundo subatómico. Al aceptar esta ambigüedad, podemos comprender mejor de qué está hecho el universo. Sin este conocimiento, nunca habríamos desarrollado chips de silicio, láseres o teléfonos inteligentes.
Los avances en la tecnología cuántica tienen el potencial de transformar aún más nuestras vidas aquí al mismo tiempo. Para entender cómo, debemos considerar dos de las ideas más contradictorias, y algunos incluso podrían decir locas, sobre el comportamiento del mundo cuántico, la superposición y el entrelazamiento. La superposición describe la capacidad de partículas como electrones, fotones o átomos de estar en dos posiciones al mismo tiempo o de moverse en dos direcciones diferentes al mismo tiempo.
A escala cotidiana, los objetos existen en un estado definido en un momento dado. En el mundo cuántico microscópico, no podemos conocer el estado de una partícula a menos que la observemos, pero al observarla le damos una certeza cotidiana, el colapso de su estado cuántico en un único estado definido. ¿Confundido? Tal vez pueda aclarar el concepto de experimento mental de la sección Schrödinger.
Existe en superposición cuántica. Schrödinger dijo, si un gato está en una caja, si se envía una sustancia radiactiva al gato, se envía a la tienda minorista cuando muere. Sin embargo, la mecánica cuántica nos dice que debemos describir las partículas como emitidas y no emitidas al mismo tiempo.
Relación cercana de la tecnología cuántica
Dado que el estado de un gato se basa en eventos cuánticos que pueden haber ocurrido o no, debe estar vivo y muerto al mismo tiempo. Sólo cuando abrimos la caja para mirar lo obligamos a elegir la vida o la muerte. Curiosamente, sabemos que este es el caso de los átomos. Pero incluso si los gatos están hechos de átomos, este nunca es el caso de los gatos reales. El segundo comportamiento sorprendente observado en este mundo microscópico es el entrelazamiento cuántico. Dos o más partículas se combinan de una manera que la física clásica no puede explicar. Por ejemplo, consideremos dos partículas separadas pero entrelazadas, A y B.
Todos se superponen simultáneamente y giran en sentido horario y antihorario. Sin embargo, mirar la partícula A la fuerza a entrar en un solo estado. Esto significa que lo obliga a girar únicamente en el sentido de las agujas del reloj. Esto transforma la Parte B en la dirección opuesta y en la misma dirección. La superposición de B cayó cuando nos vimos a nosotros mismos. En principio, esto también sucede si una de las partículas está en Marte y la otra en la Tierra. Este fenómeno es tan extraño que llevó a Albert Einstein a descartarlo, calificándolo de acción espeluznante a distancia.
Próximamente, el objetivo de la tecnología cuántica es tratar objetos grandes como si fueran objetos cuánticos pequeños, como un procesador de computadora. Los extraños y sorprendentes conceptos de entrelazamiento y superposición son fundamentales para el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas. Las computadoras cuánticas resuelven problemas complejos mucho más rápido que las computadoras clásicas más potentes. En lugar del tradicional sistema binario de -0 y 1 bits, las computadoras cuánticas utilizan qubits, es decir, bits cuánticos que pueden existir en estados superpuestos de 0 y 1 simultáneamente.
Computadoras cuánticas
Las computadoras cuánticas pueden encontrar fácilmente el camino más eficiente a través de múltiples caminos o analizar mercados financieros altamente complejos. Los expertos piensan que la estrategia de la computación cuántica puede servir como revolución en las industrias, promover la mejora del cambio climático, hasta hallar tratamientos farmacológicos. Además de la computación cuántica, también existe la posibilidad de desarrollar sensores cuánticos.
Este es un excelente sensor óptico delicado, que se puede aplicar a muchas aplicaciones, como terremotos o erecciones volcánicas, imágenes cerebrales y demencia. Luego están las conexiones cuánticas o el cifrado para revertir la seguridad informática. Hoy en día sabemos que nuestros datos están relativamente seguros utilizando los métodos de cifrado actuales cuando pagamos online. Sin embargo, las computadoras cuánticas podrían fácilmente eludir los sistemas actuales.
Afortunadamente, también estamos desarrollando criptografía cuántica que aprovecha los conceptos de superposición y entrelazamiento. Esto significa que cuando dos personas intercambian mensajes, puede estar seguro de que si alguien intenta espiar la información, la superposición se romperá, lo que afectará el intercambio y le alertará sobre la posibilidad de espionaje. La computación cuántica, la detección cuántica y la criptografía cuántica ya están en marcha. La revolución cuántica ya ha comenzado. Entonces, aunque no sepamos si el gato de Schrödinger está vivo, muerto o ambas cosas, aprovechar las maravillosas y misteriosas propiedades del mundo cuántico puede fortalecer nuestro futuro.