La mecánica cuántica lleva décadas demostrando que el mundo microscópico no obedece a las reglas de la intuición humana. Partículas capaces de comportarse como ondas, estados superpuestos y objetos que parecen estar en dos lugares al mismo tiempo forman parte de su lenguaje cotidiano. Sin embargo, un nuevo experimento ha llevado estas ideas a una escala nunca antes alcanzada: miles de átomos de metal comportándose como un único objeto cuántico.
Un equipo internacional de físicos logró colocar nanopartículas metálicas de sodio, compuestas por hasta 10.000 átomos, en un estado conocido como gato de Schrödinger, en el que el sistema no ocupa una posición definida, sino que existe simultáneamente en más de un lugar. El estudio, publicado en la revista Nature, representa uno de los avances más importantes en la exploración de la frontera entre el mundo cuántico y el clásico.
Empujando los límites de la física cuántica
El experimento fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Viena y de la Universidad de Duisburg-Essen, quienes se propusieron poner a prueba la llamada macroscopicidad cuántica: una medida que indica qué tan “grande” puede ser un objeto y seguir obedeciendo las leyes de la mecánica cuántica.
Hasta ahora, los experimentos de interferencia cuántica se habían limitado a partículas pequeñas, como átomos individuales o moléculas relativamente simples. En este caso, los científicos trabajaron con clústeres metálicos que superan los 170.000 daltons de masa, un tamaño mayor que el de muchas proteínas complejas.
Cómo se logró el estado de Schrödinger
Para alcanzar este resultado, el equipo utilizó una técnica avanzada de interferometría de materia. Primero, generaron las nanopartículas de sodio en una cámara especial y las enfriaron hasta 77 kelvins. Luego, las hicieron pasar por un interferómetro formado por tres rejillas creadas con láser ultravioleta.
Durante ese recorrido, las partículas no siguieron trayectorias clásicas definidas. En cambio, se deslocalizaron espacialmente y produjeron un patrón de interferencia, una huella inequívoca de comportamiento cuántico. Ese patrón solo puede explicarse si las nanopartículas se comportan como ondas y existen simultáneamente en diferentes posiciones.
Según los investigadores, la distancia de deslocalización superó en más de un orden de magnitud el tamaño físico de las propias partículas, un dato clave para confirmar que se trataba de un auténtico estado cuántico macroscópico.
El regreso del “gato de Schrödinger”
El experimento revive de forma literal la famosa paradoja propuesta por Erwin Schrödinger en 1935. En este caso, el “gato” no es una metáfora, sino un objeto físico compuesto por miles de átomos, que se encuentra “aquí y allá” al mismo tiempo.
“El estado cuántico observado es análogo al gato de Schrödinger: un objeto macroscópico que desafía la intuición al encontrarse en una superposición de trayectorias clásicamente distintas”, explican los autores en el artículo.
Lo más notable es que la superposición no colapsó durante la medición. La interferencia se mantuvo estable, lo que confirma que las leyes cuánticas siguen siendo válidas incluso a escalas mucho mayores de lo esperado.
Un récord de macroscopicidad cuántica
El estudio alcanzó un valor de macroscopicidad cuántica μ = 15,5, superando ampliamente el récord anterior. Según los científicos, lograr una prueba equivalente con electrones requeriría mantenerlos en superposición durante cien millones de años, mientras que en este experimento bastó una fracción de segundo.
Este resultado refuerza la idea de que no es necesario modificar la ecuación de Schrödinger para explicar el comportamiento de sistemas cada vez más grandes, debilitando teorías alternativas que proponen un colapso espontáneo de la función de onda a gran escala.
Implicaciones y próximos pasos
Más allá de su importancia teórica, el experimento abre nuevas posibilidades prácticas. El interferómetro utilizado puede funcionar como un sensor de fuerzas extremadamente sensible, capaz de detectar interacciones diminutas, del orden de 10⁻²⁶ newtons.
A futuro, los investigadores planean extender esta técnica a materiales más complejos, incluidas biomoléculas y estructuras aún más grandes. El objetivo es seguir empujando los límites de la mecánica cuántica y explorar hasta dónde llega su dominio en el mundo real.
Este avance no solo desafía nuestra intuición sobre la realidad, sino que confirma que, incluso a escalas cercanas a lo macroscópico, el universo sigue jugando con reglas profundamente cuánticas.
