lunes, 19 de septiembre de 2011


La mecánica cuántica tiene un concepto llamado "función de onda". Un concepto importante ya que contiene toda la información cuantificable acerca de una partícula (o grupo de partículas) dentro de ella. En la práctica, la función de onda describe un conjunto de probabilidades de cambio en el tiempo. Cuando hacemos una medición, lo que realmente estamos metiendo en la función de onda, es cuantificar que estas probabilidades de colapso y tener un valor definido. El valor que predice la función de onda está determinada por las probabilidades relativas de todos los posibles resultados de la medición.

Pero físicamente, la función de onda es problemática. A menudo es posible averiguar el significado físico de un símbolo en una ecuación por mirar a las unidades físicas que se utilizan para medirla. Un rápido examen de la función de onda indica que las unidades de la función de onda no tienen mucho sentido. Para evitar una hernia mental, los físicos se dicen unos a otros que la función de onda es una herramienta de cálculo útil, pero sólo tiene relevancia física en términos de estadísticas, en lugar de tener una existencia concreta. En otras palabras, en realidad no es "real".

Hasta ahora, hemos tomado la comodidad de la idea de que, real o no, los resultados de la función de onda sería la misma. Lo que no preocupa, ¿verdad? Muy posiblemente mal. En un artículo publicado en arXiv, un trío de investigadores ha demostrado que no se puede tener las dos cosas, una función de onda puramente estadísticas no siempre dan los mismos resultados que una función de onda con el significado físico real.

Sólo ciencia

Hay una larga historia, en la cual muchos de los físicos desconcertados muestran que la función de onda debe ser un objeto extraño. El entrelazamiento cuántico es un resultado directo de las propiedades de la función de onda, por ejemplo, y el entrelazamiento prevé partículas separadas por un abismo de espacio, pero al parecer, están en contacto instantáneo. De acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica, si medir el giro de un par de partículas entrelazadas, luego de que la medición automática e instantáneamente define el giro de los otras ... aunque sea en el lado opuesto del Universo.

Estos hallazgos fueron sólo de naturaleza teórica hasta la década de 1980. Desde entonces, hemos confirmado que el entrelazamiento es posible y se ha tratado de medir la velocidad con que el colapso de función de onda viaja entre partículas entrelazadas. La respuesta es: rápida. Mucho más rápido que la velocidad de la luz (o neutrinos). La conclusión parece ser que las extrañas consecuencias de la función de onda son reales.

¿Pero es la función de onda en si mismo "real" en el sentido tradicional?

La única manera de resolver esto es crear una situación en la que la función de onda actué como un objeto estadístico y produzca un resultado diferente experimental de la función de onda como un objeto real. Hasta ahora, esto ha demostrado que es difícil de alcanzar. Pero, teniendo en cuenta las consecuencias de las medidas conjuntas en los objetos de forma independiente preparado, los investigadores han demostrado que es posible que las versiones de estadística y real de la función de onda produzca resultados diferentes.

No intente esto en casa

Imagine que construir un sistema que está diseñado para preparar un fotón en un estado particular, llamado "bueno". De vez en cuando, sin embargo, se equivoca y utiliza un método ligeramente diferente, la preparación de un fotón en un estado diferente, pero relacionado, llamado "malo". Para cualquier fotón particular, no podemos decir que el método fue utilizado, ya que cualquier medida que podríamos hacer es compatible con los métodos de preparación. Pero siempre hay una posibilidad de que el sistema ha preparado un fotón mal.

Ahora, extendemos nuestro experimento con dos máquinas que son réplicas de cada uno. Estos fotones individuales de cada preparación y enviados a los detectores para la detección de las articulaciones.

Con dos fotones, hay cuatro posibles resultados de la medición (bueno-bueno, bueno-malo, malo-bueno y malo, malo). Nuestras mediciones de trabajo mediante la determinación de que el Estado no está en pareja (una combinación de no bueno-bueno, no es bueno-malo, no está malo-bueno, y no es malo-malo). Si la función de onda es un objeto real, una de esas posibilidades siempre tiene una probabilidad de cero, porque la función de onda es o que representa el estado bueno o el mal estado, pero no ambos. Sin embargo, si la función de onda es de naturaleza estadística, entonces los estados buenos y malos se describen igualmente bien y siempre existe la posibilidad de que el detector de estado malo-malo a pesar de que se haga clic en una de las máquinas de preparación de fotones se envió una buena fotón.

Pienso en esto como una especie de meta-argumento de la superposición. La mecánica cuántica puede permitir que la función de onda represente una superposición de estados diferentes, con resultados de medición determinado por las probabilidades. La interpretación estadística de la función de onda implica que no puede haber una superposición de estados de superposición, lo que cambia las probabilidades relativas de los resultados de medición. En este caso, la superposición no era única. Si la función de onda es un objeto real, sin embargo, la propia superposición tiene que ser un objeto único.

¿Qué significa todo esto? Esto significa que alguien va a tener que hacer un experimento muy elegante y difícil de probar esto. Cualquier experimento real tiene el ruido, por lo que los clics que no debería haber ocurrido debido al ruido que se distingue de clics que no debería haber pasado (pero) debido a que la función de onda es de naturaleza estadística.

En cuanto a las implicaciones, así, sin duda esto significa mucho para aquellos que trabajan en el nivel más fundamental de la mecánica cuántica. Al igual que los trabajos anteriores, este también puede trabajar su camino en la cadena de aplicaciones, así como el entrelazamiento tiene. Para aquellos de nosotros que trabajamos a un nivel más "cállate y calcula" el nivel, sin embargo, esto no va a cambiar los resultados o nuestra interpretación de esos resultados.

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