La física cuántica siempre ha demostrado que el universo no funciona como dicta la intuición humana. A escala microscópica, las partículas pueden comportarse como ondas, existir en múltiples estados y ocupar varios lugares al mismo tiempo. El problema siempre fue el mismo: nada de eso parece ocurrir en el mundo que podemos ver.
Ahora, un equipo de físicos de la Universidad de Viena acaba de empujar ese límite un poco más lejos.
Por primera vez, lograron que un cúmulo de aproximadamente 7.000 átomos de sodio entrara en superposición cuántica, convirtiéndose en el sistema más masivo jamás observado en ese extraño estado.
El experimento que duplicó el récord cuántico
La superposición cuántica es la capacidad de un sistema de existir en dos estados simultáneos. No se trata de una metáfora: matemáticamente, ambas posibilidades coexisten hasta que una medición obliga al sistema a “elegir”.
Hasta ahora, los experimentos más avanzados habían logrado este efecto con conjuntos de hasta 2.000 átomos. El nuevo trabajo, publicado en Nature, más que triplica esa cifra.
El cúmulo obtenido tiene un tamaño cercano al de una proteína grande o incluso al de un virus pequeño. Aun así, consiguió mantener un comportamiento completamente cuántico.
Aunque el cúmulo medía apenas 10 nanómetros, su función de onda se extendió hasta 133 nanómetros, una distancia mayor que su propio tamaño físico.
El problema que planteó Schrödinger sigue vivo
Para explicar lo extraño que resulta esta idea, los físicos suelen recurrir al famoso gato de Schrödinger. En ese experimento mental, un sistema cuántico podría dejar a un gato vivo y muerto a la vez dentro de una caja cerrada.
El objetivo de Schrödinger no era sugerir que los gatos puedan volverse cuánticos, sino evidenciar una contradicción: los objetos grandes no parecen obedecer las reglas cuánticas.
En algún punto, los sistemas pierden su superposición y entran en decoherencia, comportándose como objetos clásicos. La gran incógnita es dónde ocurre exactamente esa transición.
Este nuevo experimento no resuelve la pregunta, pero la vuelve mucho más incómoda.
Cómo se creó un objeto cuántico de miles de átomos
El procedimiento fue tan delicado como extremo. Los investigadores evaporaron sodio a temperaturas de entre 650 y 700 kelvin, y luego lo mezclaron con argón y helio enfriados a temperatura de nitrógeno líquido: 77 kelvin, es decir, −196 °C. En ese entorno ultrafrío, los átomos pierden energía rápidamente, chocan entre sí y forman cúmulos metálicos estables.
Estas nanopartículas fueron luego enviadas a través de un interferómetro especialmente diseñado para detectar si el sistema se comportaba como una onda o como una partícula. El resultado fue inequívoco: el cúmulo mostró interferencia cuántica, señal directa de superposición.
Más grandes que una proteína, aún cuánticos
Según los autores, la masa alcanzada por estos cúmulos supera la de estructuras biológicas conocidas como viroides, e incluso la de proteínas complejas como la inmunoglobulina G. Es la primera vez que cúmulos metálicos de este tipo participan con éxito en experimentos cuánticos, algo que abre una nueva plataforma experimental.
El avance no es solo técnico. Tiene implicaciones profundas para la física fundamental.
Si sistemas tan grandes pueden permanecer en superposición, entonces la frontera entre lo cuántico y lo clásico podría no ser una línea clara, sino una zona difusa gobernada por la interacción con el entorno.
El siguiente paso: acercarse al mundo cotidiano
El equipo planea escalar aún más el tamaño de los cúmulos. El desafío será enorme: a medida que aumenta la masa, la longitud de onda cuántica se vuelve tan pequeña que incluso los instrumentos más precisos tienen dificultades para detectarla. Aun así, los investigadores recuerdan algo revelador: hace apenas quince años, lograr una superposición con miles de átomos parecía directamente imposible.
Hoy ya no lo es.
Y con cada nuevo récord, la pregunta se vuelve más inquietante: si miles de átomos pueden estar en dos lugares al mismo tiempo… ¿qué tan lejos estamos de que algo verdaderamente visible también lo haga?
