[escepticos] La teoria cuantica para asnalfabetos. Capitulo 2

[Pedro J. Hdez]

El día 14 de octubre de 2008 23:02, Xan Cainzos
<xandemenguxo en gmail.com> escribió:
> Pedro J. Hdez dixit:
>>
>> Pues el sistema puede arrepentirse de colapsar en medio de la
>> transición (hasta de eso se han hecho experimentos)
>> http://www.pas.rochester.edu/~jordan/Nature-news-uncollapse.pdf
>> lo que demuestra además que la interpretación de Copenhague es la que
>> siempre nos mete en todo este lío cuando además ya no es la
>> interpretación preferida por las nuevas generaciones de físicos.
>
> Sigo aprovechando el lujo de estar en esta corrala para poder aprender.
> ¿Podias explayarte sobre lo que dices arriba?

Creo que el enlace lo explica muy bien a nivel de andar por casa. Yo
voy a tratar de ser más específico, a ver si sale algo potable.

Supongo que ya conoces el experimento del gato de Schrödinger. Uno
tiene un átomo radiactivo con un 50% de probabilidades de
desintegrarse que en caso de hacerlo activa un mecanismo que rompe un
frasco de veneno y mata al gato. Todo tiene lugar dentro de una caja
cerrada. Mientras no abras la caja, la descripción del sistema viene
dada por

|gato vivo> + |gato muerto>

Lo que significa que que tienes un 50% de probabilidades de
encontrarte el gato en uno de los dos estados cuando abres la caja.
Ahora vamos a olvidarnos del gato --para que esto no coja tintes
filosóficos ni tengamos problemas con la protectora de animales-- y
vamos a definir un qbit. La gente suele asustarse ante la palabra,
pero es lo mismo. Tienes un sistema físico con dos estados posibles,
uno de alta energía y otro de baja energía y lo vamos a representar de
manera análogo a lo del gato como

| ↑ > + |  ↓ >

Ahora el punto fundamental. Preparar una medida del estado del qbit
anterior consiste en entrelazarlo con otro sistema cuántico --que es
el detector-- que puede ser un sistema de dos estados también (otro
qbit) que voy a denominar

| sí > + | no >

El entrelazado es así de simple

| ↑ > | sí > + |  ↓ > | no >

Lo que significa en cristiano que si el detector detecta algo, el qbit
está en el estado de mayor energía y si no detecta nada está en el
estado de menor energía.

La clave del experimento viene a continuación. En la interpretación de
Copenhague en el momento que haces la medida el estado del sistema
colapsa en una de las dos posibilidades

| ↑ > | sí >

ó

 |  ↓ > | no >

y el qbit inicial es irrecuperable.

Pero un mecanismo conocido como decoherencia implica que esa
transición se produce en tiempos característicos de 1/w donde w es la
frecuencia característica del sistema físico que forma el qbit. Si
esto te suena a chino, simplemente tómalo como que el colapso del
sistema a uno de los dos estados no es instantáneo --como se asume en
la interpretación de Copenhague--

Bien, lo que han hecho los experimentadores es preparar el qbit para
que si el sistema colapsa al estado de alta energía, aún así no sea
capaz de ser observado --es decir, no emite nada que pueda activar el
detector-- (lo consiguen poniendo el qubit frente a una barrera
energética que está muy justitito por debajo de la que permite al
estado de alta energía manifestarse emitiendo radiación). Si el
detector detecta algo, se acabó el experimento y se ha producido el
colapso. Pero si no detectas nada, es probable que el estado del qbit
sea el de menor energía pero no estás seguro pues existe cierta
probabilidad --pequeña-- de que el qbit esté en el estado de alta
energía pero no haya podido emitir.

Luego tu estado final no es |  ↓ > | no > sino

99% |  ↓ > | no > + 1% | ↑ > | sí >             (esta es una manera
informal e incorrecta de ponerlo pero es para no liarla más)

Esto se conoce como una medidición debil. El asunto es que en el fondo
toda medida es así. Lo que denominamos una medida normal al estilo
interpretación de Copenhague es aquella en el que el tiempo
característico de entrelazamiento con el detector --en realidad es más
probable que sea con el entorno-- es mucho menor que 1/w (aquello de
la frecuencia del sistema físico, pero si te lías simplemente que
ocurre extremadamente rápido.

Los experimentadores ahora pueden volver a colocar el qbit en su
estado original perturbándolo con un pulso de radiación produciendo
una re-coherencia del sistema físico.

Esto es interesante en muchos aspectos. En primer lugar, ves que la
interpretación de Copenhague no es suficiente. Tienes que añadirle el
mecanismo de decoherencia que además te dice que el que colapsa los
estados cuánticos no es ninguna observación concreta, sino cualquier
interacción que tenga un sistema físico con otro sistema físico.

Sin embargo hay una pequeña sutileza final. Si se produce un
entrelazamiento rápido y el sistema colapsa en una de estas
posibilidades

| ↑ > | sí >

ó

 |  ↓ > | no >

arbitrariamente estás eliminado una parte de la descripción del
sistema cuando además este experimento te muestra que esa contribución
puede estar ahí con una probabilidad despreciable, pero ahí al fin y
al cabo.

En la interpretación de los universos múltiples no tienes ese
problema. Ambas configuraciones existían, existen y siguen existiendo.
Lo importante es que cuando haces un medida, el entrelazamiento con
otro sistema físico hace que la configuración final esté distribuida
de tal manera que hay una especie de separación entre los dos estados.
 La gente tiene un problema psicológico con el nombre universos
múltiples. En realidad se debería denominar configuraciones múltiples.
Es decir, un qbit no es más que la integración de todo un conjunto de
posibilidades --que puede ser infinito, pero eso es discutible-- donde
dos de esas contribuciones dominan el sistema --los dos estados del
qbit--. Aquí el sistema físico sería algo así como el conjunto de
todos los sistemas físicos posibles. Es una manera de decir que si
tomamos suficientemente en serio la mecánica cuántica la realidad es
multivaluada y no univaluada como aceptamos habitualmente. Y eso no es
tan terrible. Si al fin y al cabo has aceptado que eres básicamente un
vacío atravesado por campos electromagnéticos, no sé por qué resulta
tan difícil a la gente aceptar que además estás formado por una serie
de configuraciones que interaccionan de tal manera que convegen a una
realidad clásica y cada configuración tiene existencia.

Bueno, para no enrollarme que tengo que trabajar un poco, otra cosa
interesante es para la construcción de ordenadores cuánticos. Uno de
los problemas que tienes es precisamente evitar la decoherencia y
cargarte el estado superpuesto del qubit. Por eso, descubrir que es
posible recuperar un estado potencialmente destruído de un qbit tiene
también cierto interés técnico por lo menos en principio.

saludos

Pedro J.



>    Saludos
>
> PD: Por favor, ten en cuenta que he cambiado el titulo del hilo a:
>        La teoria cuantica para asnalfabetos. Capitulo 2
> y no supongas que se algo. ¡¡El curso es para asnalfabetos!!
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Pedro J. Hdez
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