Físicos crean un gato de Schrödinger óptico de tamaño récord y llevan más lejos la frontera entre el mundo cuántico y el cotidiano

CIENCIAS EXACTAS: FÍSICA.

La física cuántica tolera escenarios simultáneos que las vivencias humanas jamás contemplan. Si sus reglas gobiernan la materia al completo, ¿por qué una mesa, una taza o nosotros mismos nunca podemos hallarnos en dos estados incompatibles a la vez?.

Recreación artística de un gato de Schrödinger óptico en superposición. ChatGPT, César Noragueda.

Una taza cae o reposa sobre la mesa; un gato está vivo o muerto. La realidad cotidiana parece obedecer disyuntivas excluyentes, mientras que, en escalas diminutas, un sistema cuántico puede encontrarse en una superposición: una coexistencia de desenlaces que se prolonga hasta que algún contacto con el exterior permite diferenciarlos.

Esa contradicción aparente inspiró en 1935 el célebre gato de Erwin Schrödinger. El físico concibió un animal cuyo destino dependía de un acontecimiento cuántico para evidenciar lo desconcertante que sería trasladar aquellos principios al ámbito cotidiano. Su felino no pretendía representar un experimento realizable, sino plantear un interrogante que sigue abierto: ¿hasta dónde puede expandirse una superposición sin perder su carácter cuántico?

Ahora podemos acotar el problema con mayor precisión. Tal vez, no exista una frontera intrínseca donde la realidad física pase a obedecer leyes distintas; quizá los efectos característicos del dominio microscópico simplemente se vuelvan extremadamente frágiles a escalas superiores.

En cualquier caso, para examinar esa hipótesis, hay que fabricar “gatos” progresivamente más grandes y verificar que continúan siendo genuinamente cuánticos.

Qué es realmente un gato de Schrödinger hecho de luz.

Aquí no hay animales ni organismos suspendidos entre vida y muerte. El protagonista es un estado de luz. En óptica cuántica, esta puede adoptar lo que se denomina un estado coherente, una configuración que se parece en ciertos aspectos a la luz de un láser y permite caracterizar con precisión su amplitud y su fase. El gato surge al acoplar dos configuraciones de ese tipo suficientemente distinguibles sin transformarlas en una mera mezcla estadística.

En el experimento, esas dos variantes del pulso luminoso quedan entrelazadas con la polarización de otro fotón. “Entrelazamiento” significa que ambos elementos constituyen una entidad cuántica conjunta: no basta atribuir individualmente un estado independiente a cada uno. La polarización horizontal se correlaciona con una rama del campo; la vertical, con la otra.

Visualicemos una moneda insólita que presenta simultáneamente sus dos caras y, además, cada una queda vinculada a una melodía distinta. Agrandar este gato de Schrödinger no consiste sencillamente en sumar fotones. Importa distanciar más las dos ramas sin romper la coherencia necesaria para integrarlas en una única superposición.

"El gato surge al acoplar dos configuraciones que se parecen a la luz de un láser y permiten caracterizar con precisión su amplitud y su fase, distinguibles sin transformarlas en una mera mezcla estadística".

Por qué la rareza cuántica desaparece a nuestro alrededor.

El principal adversario tiene nombre: decoherencia. Un sistema perfectamente aislado puede retener vínculos entre alternativas cuánticas. En cuanto interactúa con su ambiente, parte de la información sobre esas ramas escapa hacia fuera. Colisiones, radiación, vibraciones o pérdidas bastan para debilitar esa delicada conexión.

Pensemos en dos músicos que ejecutan notas con una sincronización impecable. Mientras nadie perturbe el compás, la correspondencia entre ambas ondas conserva su nitidez. Introduzcamos ruido, retrasos y múltiples interferencias: pronto será inviable sostener aquella coordinación. La analogía no reproduce toda la física, pero ilustra la vulnerabilidad esencial.

Por eso, no vemos tazas repartidas a simple vista entre la mesa y el suelo. Los cuerpos corrientes intercambian cantidades enormes de datos con cuanto los rodea. No hace falta suponer que la mecánica cuántica se apaga de repente.

"Colisiones, radiación, vibraciones o pérdidas bastan para debilitar esa delicada conexión".

La decoherencia permite entender cómo sus manifestaciones más extrañas pueden quedar inaccesibles con extraordinaria rapidez.

Átomos de Rydberg para construir un interruptor cuántico.

Según leemos en el estudio, publicado como preprint en arXiv, Hendrik Hegels y sus colegas del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica recurrieron a una herramienta peculiar: átomos de Rydberg dentro de una cavidad óptica.

Un átomo recibe ese nombre cuando uno de sus electrones alcanza un nivel energético muy elevado. En tal situación, adquiere propiedades exageradas y puede interactuar con enorme intensidad con otros átomos excitados de su entorno, cuyos electrones también han recibido energía y saltado a cotas superiores.

Recreación artística de átomos de Rydberg dentro de una cavidad óptica. ChatGPT, César Noragueda.

La cavidad, formada para confinar y controlar la luz, refuerza el acoplamiento entre fotones y materia. Los autores integraron este escenario con transparencia inducida electromagnéticamente de Rydberg, una técnica que sirve para manipular la propagación luminosa mediante estados atómicos ajustados con láseres.

La secuencia funciona como un interruptor gobernado por una alternativa cuántica. Primero, llega un fotón de control. Según su polarización, una rama se almacena como excitación de Rydberg en el conjunto atómico y la otra atraviesa una ruta alternativa. Después, un segundo pulso de luz, sobre el que actuará el fotón de control. Al reflejarse en la cavidad, sufre un cambio de fase condicionado por lo sucedido antes. Finalmente, se recupera el fotón inicial.

Así, dos historias que clásicamente serían irreconciliables continúan enlazadas. El procedimiento aporta precisamente el ingrediente buscado: dos estados coherentes del pulso lumínico ligados a las dos polarizaciones del fotón de control.

Según la polarización de cada fotón, una rama se almacena como excitación de Rydberg y la otra atraviesa una ruta alternativa; entra un segundo pulso de luz, se refleja en la cavidad, sufre un cambio de fase condicionado y se recupera el fotón inicial.

El gato óptico alcanza un tamaño récord.

Aquí aparece el hallazgo. El equipo produjo estados híbridos entrelazados con un tamaño efectivo de α² = 2,4, récord para esta clase de gatos ópticos.

Este valor no expresa unas dimensiones físicas, sino que cuantifica lo separadas que están las dos configuraciones de luz que forman la superposición. Cuanto mayor es, más distinguibles resultan ambas ramas y, en ese sentido, mayor es el gato de Schrödinger.

Por lo tanto, no se debe interpretar 2,4 como si este fuese 2,4 veces mayor que otro y, en especial, tener en cuenta que un estudio anterior basado en un único átomo dentro de una cavidad solo había llegado a 1,4 y que, además, los métodos tradicionales con medios no lineales se habían quedado en 0,8 para estados híbridos comparables.

Produjeron estados híbridos entrelazados con un tamaño efectivo de α² = 2,4, lo que no expresa unas dimensiones físicas, sino que cuantifica lo separadas que están las dos configuraciones de luz que forman la superposición.

Este valor no expresa unas dimensiones físicas, sino que cuantifica lo separadas que están las dos configuraciones de luz que forman la superposición

La mejora procede, sobre todo, de controlar mejor la decoherencia. En el récord previo, los fotones perdidos durante la formación podían llevarse indicios acerca de qué ruta había recorrido el sistema. La plataforma de Rydberg aminora esa fuga de pistas, aunque no la elimina.

Cómo verificar que el gato sigue siendo cuántico.

Disponer de dos realizaciones luminosas dispares no bastaría. Una mezcla clásica también podría contener unas veces, una, y otras veces, la otra. Había que acreditar que subsistía la relación cuántica entre ambas.

Para ello, se utilizó tomografía cuántica. La idea recuerda a un escáner que recompone un volumen reuniendo muchas vistas parciales. Los científicos registraron repetidamente distintas magnitudes de la polarización y del campo luminoso y, después, reunieron esos datos para reconstruir matemáticamente el estado final.

Una de las representaciones derivadas es la función de Wigner, un mapa en el llamado espacio de fases. No necesitamos dominar esa geometría para entender la señal decisiva: algunas regiones tomaron valores negativos, algo imposible dentro de una descripción clásica ordinaria del campo. Los autores evaluaron además la fidelidad con estados teóricos de referencia y la negatividad del entrelazamiento.

Las mediciones indicaron que el carácter no clásico sobrevivía incluso en los casos de mayor tamaño. El logro, por tanto, no consiste únicamente en alejar más las ramas, sino en hacerlo sin borrar por completo aquello que hace de su unión un gato de Schrödinger.

El logro no consiste solo en alejar más las ramas y aumentar el tamaño del gato de Schrödinger, sino en hacerlo sin borrar por completo aquello que lo hace tal: su naturaleza cuántica.

Cuanto más crece el gato de Schrödinger, más difícil resulta conservarlo.

El experimento también exhibe su propio límite. La pérdida de fotones durante la preparación continúa siendo la imperfección dominante. El ajuste estadístico sitúa el coeficiente efectivo asociado a esa merma alrededor del 20,2 por ciento.

Aparecen asimismo otros obstáculos: el ensanchamiento debido al tiempo de interacción, el bloqueo de Rydberg incompleto, el autobloqueo del pulso luminoso y el ruido de fase de los láseres. Cada uno deteriora de manera distinta el funcionamiento previsto. Los autores detallan modificaciones técnicas capaces de mitigar esas dificultades, como prolongar la duración del pulso de luz o rebajar ciertas fuentes de inestabilidad.

Eso abre la opción de lograr gatos ópticos mayores en el futuro, pero todavía es una perspectiva. El artículo demuestra lo conseguido con el dispositivo actual; las dimensiones posteriores pertenecen a lo que la plataforma podría alcanzar si esas restricciones se atenúan.

Recreación artística de dos estados de luz en superposición cuántica. ChatGPT, César Noragueda.

¿Han encontrado la frontera entre dos mundos?

No. Sería excesivo interpretar este récord como el descubrimiento de una línea universal entre la física cuántica y la cotidiana. El parámetro empleado mide una categoría concreta de estados ópticos híbridos y no sirve para clasificar con una sola regla todas las superposiciones obtenidas en laboratorios distintos.

El manuscrito, fechado el 23 de septiembre de 2026 y depositado en arXiv, es además un preprint, lo que implica que aún no ha pasado por la revisión por pares de una revista científica. Sus conclusiones deben leerse con esa cautela y aguardar a que se confirmen o se desmientan, pero el estudio se ve muy prometedor.

Su interés principal está en otro lugar. Cada incremento controlado permite indagar hasta qué punto puede ensancharse una superposición mientras retiene señales verificables de coherencia, entrelazamiento y no clasicidad, o sea, cuánticas.

"Sería excesivo interpretar este récord como el descubrimiento de una línea universal entre la física cuántica y la cotidiana".

Esa búsqueda transforma una paradoja filosófica en una cuestión que puede someterse a mediciones.

Quizá nunca hayan existido dos mundos separados.

Volvamos a la taza. Nada indica que obedezca unas leyes de fondo diferentes de las que operan sobre un fotón. La diferencia decisiva puede residir en la enorme cantidad de interacciones que un objeto cotidiano mantiene con su ambiente, capaces de dispersar información y ocultar con rapidez las relaciones cuánticas.

El valor de progresar consiste justamente en estrechar ese misterio mediante evidencia experimental. No acerca una taza a una superposición visible mañana, pero sí extiende el territorio donde sabemos que el mundo físico exhibe comportamientos que, durante mucho tiempo, parecieron reservados a sus componentes más diminutos.

Por eso, estos gatos de Schrödinger importan más allá del récord. Cada vez que la superposición sobrevive a una escala mayor, disminuye el espacio para concebir una división sencilla entre una realidad microscópica extraña y otra macroscópica familiar. Quizá la verdadera cuestión no sea dónde termina el mundo cuántico, sino cómo emerge de él el mundo que percibimos cada día.

Por: César Noragueda. Periodista especializado en cine, ciencia y pensamiento crítico.

Sitio Fuente: MuyInteresante