Han pasado 100 años desde que los físicos Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg sacudieron los cimientos de la ciencia con una teoría que desafiaba la lógica clásica. Esta teoría, la mecánica cuántica, introdujo conceptos que aún hoy desconciertan incluso a los científicos más brillantes: la superposición y el entrelazamiento.
La revolución cuántica que cambió el mundo
Hace un siglo, el universo parecía regido por leyes firmes e inmutables. El movimiento de los planetas, la trayectoria de una bala o el flujo de la electricidad podían predecirse con precisión gracias a las ecuaciones de Newton y Maxwell. Pero cuando los físicos comenzaron a investigar el comportamiento de los átomos y las partículas subatómicas, descubrieron algo sorprendente: ese orden desaparecía.
Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg, junto con otros pioneros como Niels Bohr, Max Born y Paul Dirac, fueron los arquitectos de un nuevo paradigma: la mecánica cuántica. En lugar de un universo rígido, presentaron un cosmos gobernado por la probabilidad, la incertidumbre y el comportamiento aparentemente mágico de las partículas.
De esta nueva física surgieron conceptos como la superposición y el entrelazamiento cuántico, que no solo desafiaban el sentido común, sino que también abrían la puerta a una nueva era tecnológica.
¿Qué es la superposición cuántica?
La superposición es uno de los pilares fundamentales de la mecánica cuántica. Según este principio, una partícula subatómica como un electrón o un fotón no se encuentra en un solo estado definido, sino que puede estar en múltiples estados a la vez… hasta que alguien la observa.
El gato de Schrödinger: un experimento mental para ilustrar lo imposible
Para ayudar a comprender este fenómeno, Erwin Schrödinger propuso en 1935 un famoso experimento mental conocido como el gato de Schrödinger.
Imaginemos una caja cerrada que contiene un gato, una botella de veneno, un átomo radiactivo y un detector de radiación. Si el átomo se desintegra (evento aleatorio), el detector rompe la botella y el veneno mata al gato. Si no se desintegra, el gato sigue vivo.
Según la mecánica cuántica, el átomo existe en una superposición de estados: desintegrado y no desintegrado. Y mientras no abramos la caja, el sistema completo —incluido el gato— también está en una superposición: vivo y muerto al mismo tiempo.
Aunque es absurdo pensar que un gato pueda estar vivo y muerto a la vez, Schrödinger usó este ejemplo para demostrar lo extraño que es el mundo cuántico. Solo cuando abrimos la caja (es decir, cuando medimos el sistema) es que la superposición “colapsa” y vemos al gato vivo o muerto.
¿Qué es el entrelazamiento cuántico?
Otro concepto clave, igual de extraño e igualmente revolucionario, es el entrelazamiento cuántico. Dos partículas están entrelazadas cuando sus estados están tan estrechamente conectados que lo que le sucede a una afecta instantáneamente a la otra, sin importar la distancia entre ellas.
Albert Einstein llamó a este fenómeno “acción fantasmal a distancia”, ya que parecía violar la teoría de la relatividad, según la cual ninguna señal puede viajar más rápido que la luz.
Una conexión instantánea
Imaginemos dos partículas entrelazadas que se separan y se envían a extremos opuestos del universo. Si medimos el estado de una y resulta que gira hacia la derecha, la otra, en ese mismo instante, girará hacia la izquierda. Es como si se comunicasen instantáneamente, algo que desafía las leyes clásicas del tiempo y el espacio.
Aunque Einstein dudaba de esta “acción fantasmal”, la física moderna ha demostrado una y otra vez que el entrelazamiento es real. Experimentos realizados desde los años 70 hasta la actualidad, incluyendo los de Alain Aspect en Francia y los más recientes usando satélites cuánticos en China, han confirmado este fenómeno con una precisión asombrosa.
¿Por qué la superposición y el entrelazamiento son tan importantes?
Estas ideas no son solo curiosidades teóricas. La superposición y el entrelazamiento están en el corazón de la revolución tecnológica cuántica que está transformando la computación, la criptografía, la comunicación y la metrología.
Computación cuántica
Un ordenador clásico almacena información en bits que solo pueden tener un valor de 0 o 1. Un ordenador cuántico, en cambio, utiliza qubits (bits cuánticos), que gracias a la superposición pueden representar ambos valores a la vez.
Esto permite que un sistema con solo 20 qubits procese más de un millón de combinaciones simultáneamente, una capacidad que crece exponencialmente con cada qubit añadido.
Empresas como Google, IBM y startups como Rigetti y IonQ están desarrollando computadoras cuánticas capaces de resolver problemas que llevarían siglos a los superordenadores actuales. En 2019, Google anunció que su procesador cuántico Sycamore logró realizar en 200 segundos una tarea que a un superordenador le habría tomado 10.000 años.
Criptografía y comunicación cuántica
El entrelazamiento también está revolucionando la seguridad de la información. La comunicación cuántica permite enviar datos de forma completamente segura, ya que cualquier intento de interceptar la señal modifica el estado cuántico y revela el espionaje.
En 2017, China utilizó el satélite cuántico Micius para realizar la primera videollamada segura entre Pekín y Viena utilizando claves cuánticas, marcando el inicio de una nueva era en la ciberseguridad.
La física cuántica en nuestra vida cotidiana
Aunque parezca distante, la mecánica cuántica está en el corazón de muchas tecnologías actuales. Sin ella, no existirían:
-
Los chips de silicio en nuestros ordenadores y smartphones.
-
Los láseres, presentes en lectores de código de barras, reproductores de Blu-ray y cirugías oculares.
-
La resonancia magnética para diagnósticos médicos.
-
Los relojes atómicos, esenciales para el GPS.
Aceptar las extrañas reglas de lo cuántico ha permitido a los científicos diseñar herramientas que parecían de ciencia ficción hace solo unas décadas.
¿Por qué estas ideas son tan contraintuitivas?
La mente humana evolucionó para entender un mundo macroscópico, donde los objetos tienen posiciones claras, las causas preceden a los efectos y las cosas no están en dos lugares a la vez. Por eso, los principios cuánticos parecen ilógicos o imposibles.
Ver una pelota en dos lugares a la vez es imposible… pero para un electrón, es natural. La idea de que dos partículas puedan “saberse” mutuamente entrelazadas sin comunicarse viola toda nuestra intuición. Y sin embargo, los experimentos siguen demostrando que el universo a nivel fundamental no se comporta como nosotros pensamos.
Un siglo de revolución: de la teoría al impacto
En estos 100 años desde que Schrödinger y Heisenberg formularon sus ideas, la física cuántica ha pasado de ser una excentricidad matemática a la teoría más precisa y verificada en toda la historia de la ciencia.
-
Su precisión en la predicción de fenómenos físicos es tal que los errores en sus cálculos son menores que una milésima de milésima de milímetro.
-
Ningún experimento jamás ha demostrado que la mecánica cuántica esté equivocada.
El futuro: una nueva era cuántica
Hoy, el mundo se prepara para una segunda revolución cuántica. Esta vez, no solo se trata de entender el mundo subatómico, sino de usar sus propiedades para transformar nuestra realidad tecnológica.
-
Redes cuánticas que permiten internet imposible de hackear.
-
Sensores cuánticos que detectan enfermedades con una precisión sin precedentes.
-
Simuladores cuánticos capaces de modelar moléculas complejas para acelerar el desarrollo de medicamentos o materiales.
Los gobiernos invierten miles de millones de dólares en investigación cuántica. La Unión Europea, Estados Unidos, China y Japón compiten por liderar esta carrera.
Conclusión: una nueva forma de ver la realidad
La superposición y el entrelazamiento no son solo términos técnicos; son la puerta de entrada a una nueva forma de pensar el universo. Nos obligan a abandonar certezas, a abrazar la incertidumbre y a aceptar que el mundo es mucho más extraño —y fascinante— de lo que imaginamos.
Gracias a estos conceptos, no solo comprendemos mejor el cosmos, sino que también estamos creando un futuro donde lo imposible se vuelve posible. Como dijo Niels Bohr: «Quien no se turba al encontrarse por primera vez con la teoría cuántica, no la ha entendido». Y quizás, ese desconcierto sea precisamente el primer paso hacia la comprensión más profunda de nuestra realidad.
