Los mundos micro- y macroscopico no encajan a la perfeccion: la naturaleza probabilistica de la mecanica cuantica impera en el primero, mientras que el segundo parece observar reglas clasicas y deterministas. ?Donde acaba un dominio y comienza el otro? Durante largo tiempo, los fisicos han carecido de los medios tecnicos para abordar esta pregunta. Ahora, una nueva generacion de experimentos intentara responderla. Entre otras posibilidades, varias propuestas han intentado modificar la mecanica cuantica para postular un «colapso objetivo» de la funcion de onda. De ser cierto, dicho fenomeno fisico podria tener efectos medibles.
Los mundos micro- y macroscopico no encajan a la perfeccion: la naturaleza probabilistica de la mecanica cuantica impera en el primero, mientras que el segundo parece observar reglas clasicas y deterministas. ?Donde acaba un dominio y comienza el otro? Durante largo tiempo, los fisicos han carecido de los medios tecnicos para abordar esta pregunta. Ahora, una nueva generacion de experimentos intentara responderla. Entre otras posibilidades, varias propuestas han intentado modificar la mecanica cuantica para postular un «colapso objetivo» de la funcion de onda. De ser cierto, dicho fenomeno fisico podria tener efectos medibles.
La mecanica cuantica predice la probabilidad de encontrar un resultado u otro en un experimento. Sin embargo, la evolucion de la funcion de onda queda gobernada por una ecuacion determinista. ?De donde surgen entonces las probabilidades?
La postura instrumentalista, heredera de la interpretacion de Copenhague, postula que la funcion de onda no es mas que una mera herramienta para calcular probabilidades. Ello impide una formulacion de las leyes fisicas ajena al observador.
La postura realista interpreta la funcion de onda como una descripcion fidedigna de la realidad. Sin embargo, eso parece implicar la existencia de muchos universos, asi como la de algunos aspectos no locales de la realidad.
Tales problemas podrian estar indicando la necesidad de modificar las ecuaciones de la mecanica cuantica. Las leyes mas generales para describir la evolucion relativista de las probabilidades permiten, en principio, dichas modificaciones.
La mecanica cuantica choca con algunas de nuestras intuiciones mas arraigadas acerca del mundo fisico. A lo largo de la historia, esa situacion ha generado un continuo debate acerca de su significado.
Un enfoque tradicional se ha basado en cuestionar el caracter intrinsecamente probabilistico de la teoria. Otros han defendido la necesidad de corregir sus ecuaciones fundamentales para incorporar el proceso de medicion.
Una tercera opcion consiste en aceptar la teoria cuantica tal y como es y preguntarse sobre su origen: ?como deberia ser un universo para que la teoria cuantica constituya la herramienta predictiva mas eficaz?
La respuesta podria apuntar a un aspecto clave de la realidad fisica: el universo tal vez carezca de leyes que determinen las probabilidades de obtener un resultado u otro en un experimento.
Es pensado que la Mecánica Cuántica es una de las teorías fundamentales en la física. Esta teoría no solo ha permitido el estudio detenido de las propiedades de la naturaleza a una escala atómica, sino que también ha logrado una asombrosa convergencia con gran parte de las teorías clásicas. Un rasgo distintivo de la Mecánica Cuántica es su naturaleza probabilística, lo que implica que no puede prever con absoluta certeza el resultado de un experimento, sino tan solo asignar una probabilidad específica a su ocurrencia. En virtud de esta característica, la Mecánica Cuántica introduce un contexto donde llevar a cabo una medición se convierte en un proceso intrínseco. A pesar de ello, ninguno de sus fundamentos aborda explícitamente la definición de lo que constituye una medición cuántica. Aunque este procedimiento evidencia tanto la naturaleza probabilística a pequeña escala como el carácter determinista del ámbito macroscópico, surge de manera pertinente la pregunta: ¿qué se entiende por medición? O, al menos, ¿cómo llevar a cabo una medición? Diversos esfuerzos han sido realizados con el fin de construir un marco conceptual riguroso que describa el proceso de medición cuántica. En este estudio, se examinará detenidamente el esquema de medición propuesto por von Neumann interpretado a partir de la interacción entre el sistema principal y su entorno, así como los posibles tipos de mediciones que pueden surgir en estos sistemas. Sin embargo, al adentrarnos en el ámbito de la Teoría Cuántica de Campos y buscar realizar mediciones en este contexto, es imperativo ampliar la noción de medición de acuerdo con los principios de localidad y causalidad. Por ende, al establecer un marco claramente definido para las mediciones, también se delinean ciertas operaciones que son físicamente permitidas. Este trabajo se propone examinar los protocolos de medición en campos relativistas con el objetivo de comprender el protocolo propuesto por Fewster y Verch como una generalización de la teoría de medición cuántica no relativista.
Este artículo reconstruye experimentos cuánticos paso a paso y muestra que la narrativa estándar de “partículas” carece de soporte mecánico. Utilizando física convencional de detectores, óptica cuántica y literatura sobre medición, demostramos que cada componente operativo es clásico: los disparadores son perturbaciones clásicas, los ajustes del aparato son parámetros de control clásicos, los detectores realizan amplificación clásica con umbrales, y la única salida es un rastro clásico. El formalismo cuántico predice estadísticas; el dispositivo produce registros. El espacio entre ambos es donde se inserta la ontología de partículas. Identificamos cuatro puentes ausentes: del sistema al modelo, del modelo a los ajustes, de los ajustes a la activación y de la activación al rastro, ninguno de los cuales está suministrado por la mecánica. Estas brechas muestran que nada en el dispositivo revela partículas, colapsos o eventos microscópicos en el espacio. El experimento confirma únicamente que una máquina clásica, configurada para reflejar un conjunto de reglas, produce los rastros que dicho conjunto de reglas predice. Cuando se corre el telón, los misterios desaparecen: el dispositivo es clásico, el rastro es clásico y las historias nunca fueron observadas. La mecánica cuántica es el conjunto de reglas para configurar circuitos a nivel de umbral que los modelos clásicos de potencia no pueden describir. El modelo fija los ajustes, el hardware obedece y el rastro clásico confirma la configuración. Redactado por Eloy Escagedo Gutiérrez como parte de The Universal Principle of Collapse (UPC) Research Project.
Desde hace mas de tres cuartos de siglo, sabemos que la naturaleza esta regida por las leyes que determina una teoria fisica en muchos aspectos paradojica y contraintuitiva: la fisica cuantica. Sin apenas matematicas, situando aquello que se trata en un contexto historico, y utilizando unas atractivas ilustraciones que destacan las principales ideas que aparecen en el, este libro, La realidad cuantica, presenta los fundamentos de la mecanica cuantica. Su objetivo primero es explicar los desconcertantes conceptos de superposicion, colapso y entrelazamiento, que sostienen el edificio cuantico. Recurriendo a experimentos, los autores, dos destacados investigadores en esa rama de la fisica, van desvelando, de un modo intuitivo, esos conceptos, explicando, asimismo, resultados fundamentales como los producidos por John Bell, que precipitaron la caida del mundo determinista defendido por Einstein. Una vez establecida esa base teorico-experimental, y siguiendo el mismo procedimiento intuitivo, los autores presentan las modernas aplicaciones de esos conceptos cuantico: teleportacion, criptografia y ordenadores cuanticos. Todas ellas se enmarcan en la Teoria de la Informacion Cuantica, una disciplina tras la que se esconden importantes interrogantes que tambien se tratan aqui, tales como si la informacion es suficiente para interpretar correctamente la mecanica cuantica, o si el mundo se explicaria, en ultimo termino, como informacion.
El debate sobre el determinismo e indeterminismo en la física ha alcanzado una enorme expansión con el advenimiento de la mecánica cuántica, una teoría formulada en términos probabilísticos dado que su ecuación fundamental, la ecuación de Schrödinger, no determina la dinámica de las propiedades de un sistema, sino la dinámica de sus probabilidades. Al tratar exclusivamente con probabilidades, la física cuántica parece evidenciar un indeterminismo ontológico en los valores que adquieren las variables de un sistema físico (típicamente posición, velocidad, energía, etc.). Sin embargo la evolución del estado del sistema, gobernada por la ecuación de Schrödinger, es perfectamente determinista. Dado el estado a un tiempo inicial, la ecuación de Schrödinger predice de manera determinista el estado en todo tiempo posterior. Pero las probabilidades entran en juego al predecir resultados en el proceso de medición. Según la interpretación ortodoxa, a partir de ahí la evolución es indeterminista y sólo se puede recurrir a las probabilidades que permiten calcular el estado, que hasta ese momento evolucionó manera determinista. La mecánica cuántica parece incorporar así, tanto aspectos determínisticos como indetermínisticos, y la medición parece jugar un rol central en esto.Esta característica ha dado origen un sinnúmero de interpretaciones y no poca controversia entre ellas. Bajo la visión realista, se ha intentado interpretar las probabilidades en términos epistemológicos, es decir, en términos de ignorancia subjetiva del observador. De este modo, las probabilidades sólo estarían cuantificando un indeterminismo epistemológico. Sin embargo muchos de estos intentos demostraron no estar exentos de inconsistencias al punto de poner en juego hasta la misma noción de realismo. Desde una postura no realista, por el contrario, la mecánica cuántica parece imponer un indeterminismo ontológico antes no evidenciado por la mecánica clásica, principalmente porque no es posible asignar valores bien definidos a todas las variables.En las siguientes secciones indagaremos la dualidad entre determinismo e indeterminismo que exhibe la teoría cuántica. La primera sección centra su recorrido en las interpretaciones modales, para analizar desde ella algunas características relevantes de la teoría. En la segunda sección, se desarrollará la formulación Bohmiana de la mecánica cuántica, que tratándose de una formulación realista, pone de relieve la posibilidad de un indeterminismo epistemológico compatible con determinismo ontológico.