¿Pueden existir dos versiones de la realidad al mismo tiempo? Los físicos dicen que pueden, en el nivel cuántico, eso es.
Recientemente, los investigadores realizaron experimentos para responder a una pregunta de física teórica de décadas sobre las realidades del duelo. Este complicado experimento mental propuso que dos individuos que observan el mismo fotón podrían llegar a conclusiones diferentes sobre el estado de ese fotón, y sin embargo ambas observaciones serían correctas.
Por primera vez, los científicos han replicado las condiciones descritas en el experimento mental. Sus resultados, publicados el 13 de febrero en la revista de preimpresión arXiv, confirmaron que incluso cuando los observadores describieron diferentes estados en el mismo fotón, las dos realidades en conflicto podrían ser ciertas.
"Puede verificarlos a ambos", dijo a Live Science el coautor del estudio Martin Ringbauer, investigador postdoctoral del Departamento de Física Experimental de la Universidad de Innsbrück en Austria.
Amigo de Wigner
Esta idea desconcertante fue idea de Eugene Wigner, ganador del Premio Nobel de Física en 1963. En 1961, Wigner había introducido un experimento mental que se conoció como "el amigo de Wigner". Comienza con un fotón, una partícula de luz. Cuando un observador en un laboratorio aislado mide el fotón, descubre que la polarización de la partícula, el eje sobre el que gira, es vertical u horizontal.
Sin embargo, antes de medir el fotón, el fotón muestra ambas polarizaciones a la vez, según lo dictado por las leyes de la mecánica cuántica; existe en una "superposición" de dos estados posibles.
Una vez que la persona en el laboratorio mide el fotón, la partícula asume una polarización fija. Pero para alguien fuera de ese laboratorio cerrado que no conoce el resultado de las mediciones, el fotón no medido aún se encuentra en un estado de superposición.
La observación de ese extraño, su realidad, por lo tanto, difiere de la realidad de la persona en el laboratorio que midió el fotón. Sin embargo, ninguna de esas observaciones en conflicto se cree que es incorrecta, según la mecánica cuántica.
Estados alterados
Durante décadas, la propuesta alucinante de Wigner fue solo un experimento mental interesante. Pero en los últimos años, los avances importantes en física finalmente permitieron a los expertos poner a prueba la propuesta de Wigner, dijo Ringbauer.
"Se necesitaban avances teóricos para formular el problema de manera comprobable. Luego, el lado experimental necesitaba desarrollos en el control de los sistemas cuánticos para implementar algo así", explicó.
Ringbauer y sus colegas probaron la idea original de Wigner con un experimento aún más riguroso que duplicó el escenario. Designaron dos "laboratorios" donde se llevarían a cabo los experimentos e introdujeron dos pares de fotones enredados, lo que significa que sus destinos estaban vinculados, de modo que conocer el estado de uno le indica automáticamente el estado del otro. (Los fotones en la configuración eran reales. Cuatro "personas" en el escenario - "Alice", "Bob" y un "amigo" de cada uno - no eran reales, sino que representaban observadores del experimento).
Los dos amigos de Alice y Bob, que estaban ubicados "dentro" de cada uno de los laboratorios, midieron un fotón en un par entrelazado. Esto rompió el enredo y colapsó la superposición, lo que significa que el fotón que midieron existía en un estado definido de polarización. Registraron los resultados en la memoria cuántica, copiados en la polarización del segundo fotón.
A Alice y Bob, que estaban "fuera" de los laboratorios cerrados, se les presentaron dos opciones para realizar sus propias observaciones. Podrían medir los resultados de sus amigos que se almacenaron en la memoria cuántica, y así llegar a las mismas conclusiones sobre los fotones polarizados.
Pero también podrían realizar su propio experimento entre los fotones enredados. En este experimento, conocido como experimento de interferencia, si los fotones actúan como ondas y aún existen en una superposición de estados, entonces Alice y Bob verían un patrón característico de franjas claras y oscuras, donde los picos y valles de las ondas de luz se suman. arriba o cancelar el uno al otro. Si las partículas han "elegido" su estado, vería un patrón diferente de lo que habría hecho. Wigner había propuesto previamente que esto revelaría que los fotones todavía estaban enredados.
Los autores del nuevo estudio encontraron que incluso en su escenario duplicado, los resultados descritos por Wigner sostenían. Alice y Bob pudieron llegar a conclusiones sobre los fotones que eran correctos y comprobables y que aún diferían de las observaciones de sus amigos, que también eran correctos y comprobables, según el estudio.
La mecánica cuántica describe cómo funciona el mundo a una escala tan pequeña que las reglas normales de la física ya no se aplican; Durante muchas décadas, los expertos que estudian el campo han ofrecido numerosas interpretaciones de lo que eso significa, dijo Ringbauer.
Sin embargo, si las mediciones en sí mismas no son absolutas, como sugieren estos nuevos hallazgos, eso desafía el significado de la mecánica cuántica.
"Parece que, en contraste con la física clásica, los resultados de la medición no pueden considerarse una verdad absoluta, sino que deben entenderse en relación con el observador que realizó la medición", dijo Ringbauer.
"Las historias que contamos sobre la mecánica cuántica tienen que adaptarse a eso", dijo.
