By: Un fuerte teorema de no ir sobre la paradoja del amigo de Wigner” por Kok-Wei Bong, Aníbal Utreras-Alarcón, Farzad Ghafari, Yeong-Cherng Liang, Nora Tischler, Eric G. Cavalcanti, Geoff J. Pryde y Howard M. Wiseman, 17 de agosto de 2020, Nature Physics .
Crédito: Ilustración de Anthony Dunnigan.
Los físicos cuánticos de la Universidad de Griffith han revelado una nueva paradoja que dice, cuando se trata de ciertas creencias arraigadas sobre la naturaleza, “algo tiene que ceder”.
La teoría cuántica es prácticamente perfecta para predecir el comportamiento que observamos cuando realizamos experimentos con objetos diminutos como los átomos. Pero la aplicación de la teoría cuántica a escalas mucho más grandes que los átomos, en particular a los observadores que realizan las mediciones, plantea problemas conceptuales difíciles.
En un artículo publicado en Nature Physics , un equipo internacional dirigido por la Universidad Griffith en Australia ha agudizado esos problemas en una nueva paradoja.
“La paradoja significa que si la teoría cuántica funciona para describir a los observadores, los científicos tendrían que renunciar a una de las tres preciadas suposiciones sobre el mundo”, dijo el profesor asociado Eric Cavalcanti, autor principal de la teoría del artículo.
“La primera suposición es que cuando se realiza una medición, el resultado observado es un evento único y real en el mundo. Esta suposición descarta, por ejemplo, la idea de que el universo puede dividirse, con diferentes resultados que se observan en diferentes universos paralelos “.
“El segundo supuesto es que los entornos experimentales se pueden elegir libremente, lo que nos permite realizar ensayos aleatorios. Y la tercera suposición es que una vez que se toma esa libre elección, su influencia no puede extenderse por el universo más rápido que la luz ”, dijo.
“Cada uno de estos supuestos fundamentales parece completamente razonable y se cree ampliamente. Sin embargo, también se cree ampliamente que los experimentos cuánticos se pueden escalar a sistemas más grandes, incluso al nivel de observadores. ¡Pero mostramos que una de estas creencias ampliamente arraigadas debe estar equivocada! Renunciar a cualquiera de ellos tiene consecuencias de gran alcance para nuestra comprensión del mundo “.
El equipo ha establecido la paradoja al analizar un escenario con partículas cuánticas entrelazadas bien separadas combinadas con un ‘observador’ cuántico, un sistema cuántico que puede manipularse y medirse desde el exterior, pero que por sí mismo puede realizar mediciones en una partícula cuántica.
“Basándonos en los tres supuestos fundamentales, hemos determinado matemáticamente los límites sobre los resultados experimentales que son posibles en este escenario. Pero la teoría cuántica, cuando se aplica a los observadores, predice resultados que violan estos límites. De hecho, ya hemos realizado un experimento de prueba de principio utilizando fotones entrelazados (partículas de luz) ”, dijo la Dra. Nora Tischler, autora experimental principal. “Y encontramos una violación tal como predijo la teoría cuántica”.
“Pero nuestro ‘observador’ tenía un ‘cerebro’ muy pequeño, por así decirlo. Tiene solo dos estados de memoria, que se realizan como dos caminos diferentes para un fotón. Es por eso que lo llamamos un experimento de prueba de principio, no una demostración concluyente de que uno de los tres supuestos fundamentales en nuestra paradoja debe estar equivocado ”, dijo.
“Para una implementación más definitiva de la paradoja, nuestro experimento de sueños es uno en el que el observador cuántico es un programa de inteligencia artificial a nivel humano que se ejecuta en una computadora cuántica masiva”, dijo el profesor Howard Wiseman, líder del proyecto y director del Centro Griffith. para Quantum Dynamics, donde se basan los equipos teóricos y experimentales.
“Esa sería una prueba bastante convincente de si la teoría cuántica falla para los observadores o si una de las tres suposiciones fundamentales es falsa. Pero probablemente falten décadas “.
Crédito: Kok-Wei Bong.
El laboratorio del Centro de Dinámica Cuántica en el que se realizó el experimento también forma parte del Centro de Tecnología de Computación y Comunicación Cuántica, un Centro de Excelencia del Consejo de Investigación de Australia.
“Se ha reconocido desde hace mucho tiempo que las computadoras cuánticas revolucionarán nuestra capacidad para resolver problemas computacionales difíciles”, dijo el profesor Wiseman.
“De lo que no nos dimos cuenta hasta que comenzamos esta investigación es que también pueden ayudar a resolver problemas filosóficos difíciles: la naturaleza del mundo físico, el mundo mental y su relación”.
