¿La probabilidad surge de la mecánica cuántica?

Artículo publicado por Andy Fell el 5 de febrero de 2013 en la Universidad de California

Desde que el científico austriaco Ernest Schrodinger pusiera al desafortunado gato dentro de una caja, sus compañeros científicos han estado usando algo conocido como teoría cuántica para explicar y comprender la naturaleza de las ondas y las partículas.

Pero un nuevo artículo, publicado por el profesor Andreas Albrecht y el estudiante graduado Dan Phillips, ambos en la University de California, en Davis, señala que estas fluctuaciones cuánticas son responsables de la probabilidad de todas las acciones, con implicaciones de gran alcance para las teorías del universo.

Multiverso

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Los átomos interfieren uno a uno

Artículo publicado por Hamish Johnston el 7 de septiembre de 2012 en physicsworld.com

Físicos de Estados Unidos dicen haber sido los primeros en detectar la interferencia de un único átomo en distancias mucho mayores que la longitud de coherencia del átomo. El experimento implica usar unas pinzas ópticas y una secuencia de pulsos láser para hacer “rebotar” al átomo a través de dos caminos distintos que se encuentran aproximadamente tras 1 ms. El equipo dice que si puede mejorarse la precisión del experimento, podría proporcionar nueva información sobre la posible existencia de gravedad no Newtoniana a distancias micrométricas. Los investigadores dicen que la técnica también podría usarse para estudiar la diminuta fuerza que surge entre un átomo y una superficie conductora, conocida como “efecto Casimir–Polder”.

En el extraño mundo de la mecánica cuántica, puede haber un átomo en superposición de dos o más trayectorias hasta que se realiza una medida de su posición o momento. Esta propiedad puede aprovecharse en un interferómetro de materia-onda, en el cual – por extraño que parezca – un único átomo puede seguir dos caminos diferentes hasta un detector. Las fuerzas sobre el átomo provocarán un desplazamiento de fase relativo entre los dos caminos, dando como resultado un desplazamiento en el patrón de interferencia creado en la unión de ambos caminos.

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¿El futuro puede afectar al pasado?

Artículo publicado por Philip Ball el 3 de agosto de 2012 en physicsworld.com

Lo que haces hoy podría afectar a lo que sucedió ayer – esta es la extravagante conclusión de un experimento mental de física cuántica que se describe en el borrador de un artículo de Yakir Aharonov de la Universidad de Tel-Aviv en Israel y sus colegas.

Parece imposible, de hecho parece violar uno de los principios más valiosos de la ciencia – la causalidad – pero los investigadores dicen que las reglas del mundo cuántico conspiran para preservar la causalidad “ocultando” la influencia de las elecciones futuras hasta que realmente se realizan dichas elecciones.

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El gato coherente de Schrödinger aún desconcierta

Artículo publicado por Tim Wogan el 23 de noviembre de 2011 en physicsworld.com

La famosa paradoja del gato de Schrödinger parte de los principios de la física cuántica, y termina con la extravagante conclusión de que un gato puede estar a la vez en dos estados físicos – uno en el que el gato está vivo y otro muerto. En la vida real, sin embargo, los grandes objetos tales como gatos, claramente no están en una superposición de dos o más estados, y esto es una paradoja que normalmente se resuelve en términos de la decoherencia cuántica. Pero ahora, físicos de Canadá y Suiza defienden que, incluso si pudiese evitarse la decoherencia, la dificultad de hacer medidas perfectas evitaría que confirmásemos la superposición del gato.

Erwin Schrödinger, uno de los padres de la teoría cuántica, formuló su paradoja en 1935 para destacar el aparente absurdo del principio de superposición cuántico – que un objeto cuántico no observado esté simultáneamente en múltiples estados. Ideó una caja negra que contenía un núcleo radiactivo, un contador Geiger, un vial de gas venenoso, y un gato. El contador Geiger está preparado para liberar el gas venenoso, matando al gato, si detecta cualquier radiación procedente de la desintegración nuclear. El espeluznante juego se desarrolla de acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica, debido a que la desintegración nuclear es un proceso cuántico.

El gato de Schrödinger

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Un teorema sacude los cimientos cuánticos

Artículo publicado por Eugenie Samuel Reich el 17 de noviembre de 2011 en Nature News

La función de onda es un objeto físico real, después de todo, dicen los investigadores.

En el corazón de la extrañeza por la que es famoso el mundo de la mecánica cuántica, está la función de onda, una poderosa y misteriosa entidad que se usa para determinar la probabilidad de que las partículas cuánticas tengan ciertas propiedades. Ahora, un borrador publicado on-line el 14 de noviembre1reabre la cuestión de qué representa la función de onda – con una respuesta que podría sacudir las bases de la teoría cuántica. Mientras que muchos físicos han interpretado generalmente la función de onda como una herramienta estadística que refleja nuestra ignorancia sobre las partículas que medimos, los autores del último artículo defienden que, en lugar de esto, es físicamente real.

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Los efectos cuánticos salen a la luz

Artículo publicado por Zeeya Merali el 28 de abril de 2011 en Nature News.

Los resultados del entrelazamiento se hacen visibles a los ojos humanos.

Es una prueba ocular con un giro cuántico: Los físicos han usado por primera vez ojos humanos para detectar los resultados de un fenómeno cuántico.

Nicolas Gisin, físico de la Universidad de Ginebra en Suiza, ideó una nueva prueba para ver si el ojo humano podía captar signos de ‘entrelazamiento’1. Este extraño efecto cuántico vincula dos o más objetos de tal forma que cualquier medida que se haga sobre uno inmediatamente cambia las propiedades de sus compañeros, sin importar lo lejos que se encuentren. Los efectos cuánticos, tales como el entrelazamiento, normalmente están confinados al mundo microscópico invisible y se detectan sólo indirectamente usando instrumentos de precisión.

Entrelazamiento

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Enfriando con calor

Artículo publicado por Hamish Johnston el 19 de abril de 2011 en physicsworld.com

Un sistema cuántico puede ser enfriado con un chorro de luz caliente incoherente. Ésta es la sorprendente conclusión a la que han llegado físicos teóricos que trabajan en Alemania, quienes han demostrado que la tasa de enfriamiento puede incrementarse, a veces, poniendo en contacto un sistema en con una entidad caliente. El esquema – que no se ha puesto a prueba en laboratorio – podría ofrecer una forma simple de enfriar dispositivos cuánticos.

Desde la década de 1980, los físicos han estado enfriando gases de átomos usando luz láser coherente. Este método funciona a través de la absorción y emisión de fotones por parte de los átomos de tal forma que, gradualmente, los átomos pierden momento. Esta técnica sólo funciona si la luz es coherente – si la luz no es coherente, simplemente calienta el gas.

Enfriar con calor

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Engordando al gato de Schrödinger

Artículo original publicado por Phillip Ball el 5 de abril de 2011 en Nature News.

Enormes moléculas pueden demostrar la dualidad onda-partícula de la teoría cuántica.

Investigadores de Austria han creado lo que llaman “los gatos de Schrödinger más gordos hasta la fecha”. Han demostrado la superposición cuántica – en la que un objeto existe en dos o más estados a la vez – para moléculas compuestas de hasta 430 átomos cada una, varias veces más grande que las moléculas usadas anteriormente en tales experimentos1.

schrodinger cat

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II Carnaval de la Química: El hidrógeno artificial pone a prueba la teoría cuántica

Hidrógeno normal, ligero y pesadoAnálogos ligeros y pesados del hidrógeno ponen a prueba los límites de la química cuántica. Los científicos han creado formas ultra-ligeras y ultra-pesadas del hidrógeno, y han investigado sus propiedades químicas.

Donald Fleming, químico de la Universidad de British Columbia en Vancouver, Canadá, y sus colegas, han generado dos análogos artificiales del hidrógeno: uno con una masa algo más de una décima parte la del hidrógeno común, y uno cuatro veces más pesado. Estos pseudo-hidrógenos contienen partículas sub-atómicas de vida corta conocidas como muones – versiones súper-pesadas del electrón.

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Detector de dirección desvela algunos misterios del experimento de la doble rendija

Configuración experimentalUno de los mayores misterios del experimento de la doble rendija – y de la física cuántica en general – es por qué los electrones parecen actuar de forma distinta cuando se les observa y cuando no. Estos patrones de interferencia parecen desaparecer cuando los científicos detectan a través de qué rendija viaja el electrón. Diseñando una versión modificada del experimento de la doble rendija con un nuevo detector de “dirección” de electrones en una de las dos rendijas, un equipo de científicos italianos ha encontrado una pista a por qué este comportamiento electrónico parece cambiar cuando se le observa.

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La teoría cuántica sobrevive a su último desafío

Probando la Desigualdad de LeggettDesde que se formuló por primera vez la mecánica cuántica, una lista de físicos, incluyendo a Albert Einstein, se han sentido incómodos con la idea del entrelazamiento – donde un grupo de partículas cuánticas tiene una relación más estrecha de la permitida en la física clásica. Como resultado, algunos físicos han propuesto teorías alternativas sin la necesidad de la mecánica cuántica. Aunque ha sido difícil poner a prueba estas teorías, unos investigadores del Reino Unido han usado “luz curvada” para hacer una importante medida que respalda la teoría cuántica.

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Descubren un vínculo sorpresa entre los extraños fenómenos cuánticos

Entrelazamiento cuánticoUna investigadora de la Universidad Nacional de Singapur y otro de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) relacionan esta semana en Science dos conceptos fundamentales y aparentemente contradictorios de la mecánica cuántica: la incertidumbre y la no-localidad, de tal forma que el primero establece límites al segundo.

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El entrelazamiento cuántico puede ser una medida del libre albedrío

CuánticaEl mismo experimento que revela la naturaleza del entrelazamiento, también puede interpretarse como una medida del libre albedrío, dicen los investigadores.

La naturaleza de la mecánica cuántica ha forzado a los investigadores a reconsiderar su propio papel en el proceso de la ciencia. Ya se fue la idea Victoriana de que la medida es objetiva y absoluta. Hoy, sabemos que en el mundo cuántico, es imposible separar la medida del medidor. Pero exactamente qué papel desempeñan en el universo, aún hay que aclararlo.

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El problema de la litografía cuántica

Litografía cuánticaLos fotones entrelazados pueden reducir drásticamente el tamaño posible del relieve usando litografía. Al menos, esto es lo que habían esperado los físicos.

La litografía, la capacidad de imprimir patrones sobre ciertos materiales usando la luz, es una de las tecnologías disponibles en nuestra época. El tamaño del relieve que puede definirse de esta forma es diminuto, limitado sólo por la longitud de onda de la luz usada para crearlos, el conocido como límite de difracción.

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El entrelazamiento cuántico mantiene unido el ADN

ADN entrelazadoUn nuevo modelo teórico sugiere que el entrelazamiento cuántico ayuda a prevenir que las moléculas de la vida se rompan.

Hubo un tiempo, no hace mucho, en el que los biólogos juraban y perjuraban que la mecánica cuántica no podía jugar ningún papel en los sistemas calientes y húmedos de la vida.

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Comunicaciones cuánticas en redes aleatorias

Redes complejasTeóricos del MPQ encuentran un sorprendente comportamiento en las redes cuánticas aleatorias.

Internet, las redes de conexiones entre actores de Hollywood, etc, son ejemplos de redes complejas, cuyas propiedades han sido estudiadas intensamente en los últimos tiempos. La propiedad del mundo pequeño (que todo el mundo tiene una conexión con los famosos en pocos pasos), por ejemplo, es un resultado prominente derivado de este campo. Un grupo de científicos alrededor del Profesor Cirac, Director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching cerca de Munich y Líder de la División Teórica, ha introducido ahora las redes complejas en el microscopio, el conocido como régimen cuántico (Nature Physics, Advanced Online Publication, DOI:10.1038/NPHYS1665). Los científicos han demostrado que estas redes cuánticas complejas tienen propiedades sorprendentes: incluso en una red cuántica muy débilmente conectada, realizar algunas medidas y otras operaciones cuánticas simples permite generar grafos arbitrarios de conexiones que serían imposibles en sus homólogos clásicos.

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Un estudio sienta las bases de la tomografía aplicada al mundo cuántico

tomografia cuánticaCientíficos de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) han probado la validez de la representación tomografíca de estados cuánticos, lo que puede ayudar a trabajar con tecnologías cuánticas para transmitir información de manera más eficiente y segura.

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No todas las propiedades cuánticas se pierden a través de interacciones con el entorno

CuánticaUna de las “reglas” más conocidas de la física cuántica es que todas las propiedades cuánticas se pierden debido a la interacción con el entorno. Esta regla, no obstante, no se mantiene en todas las situaciones. “Hemos descubierto la primera excepción a esta regla común”, dice Sabrina Maniscalco a PhysOrg.com. Maniscalco es investigadora en el Centro Turku de Física Cuántica en la Universidad de Turku en Finlandia. Junto con su compañero investigador (y marido) Jyrki Piilo, y la estudiante de doctorado Laura Mazzola, Maniscalco ha identificado pruebas de que algunas correlaciones cuánticas se mantienen intactas.

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El extraño vínculo entre esferio y helio

EsferioUna extraña e hipotética sustancia conocida como esferio, puede ayudar a desvelar los secretos cuánticos de la materia real, dicen los físicos.

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La mecánica cuántica explica cómo producen su fuerza los músculos

Músculo cuánticoLa mecánica cuántica explica el rango completo de curvas de fuerza-relajación que producen los músculos, de acuerdo con un nuevo estudio.

No hace mucho tiempo los biólogos habrían jurado sin pensárselo que su disciplina nunca se vería contaminada por los extraños efectos de la mecánica cuántica. Hoy, la biología cuántica es una disciplina emergente en muchos laboratorios de todo el mundo y sólo los más osados (o estúpidos) debaten contra la idea de que los efectos cuánticos desempeñan un importante papel en el funcionamiento de las moléculas biológicas, en células completas, e incluso en el cerebro.

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