El gato mecánico de Schrödinger ⚡ экспресс
Se estudia la generación de superposiciones cuánticas macroscópicas en un resonador nanomecánico acoplado a un sistema de dos niveles excitado coherentemente, mediante interacciones transversal y longitudinal. La excitación del cúbit al doble de la frecuencia del oscilador activa procesos resonantes de intercambio de dos fonones, lo que permite convertir coherentemente la energía de bombeo en pares de fonones con una posterior estabilización disipativa. Mediante la eliminación perturbativa del cúbit con pérdidas a partir del hamiltoniano completo dependiente del tiempo, se deriva una ecuación maestra efectiva para el modo mecánico. La dinámica reducida incluye pérdidas diseñadas de dos fonones y un término de compresión coherente, que conjuntamente llevan al resonador a un estado determinista de «gato de Schrödinger». El método utiliza únicamente un cúbit excitado sin resonador auxiliar, ofreciendo una ruta escalable y experimentalmente accesible hacia superposiciones cuánticas macroscópicas en plataformas como la electrodinámica cuántica de circuitos.
Los columpios infantiles no pueden balancearse hacia adelante y hacia atrás al mismo tiempo. Pero los físicos proponen un método para una nanocuerda: un resonador mecánico. A ella se le conecta un cúbit (átomo artificial) y se le aplica una señal eléctrica con una frecuencia doble a la frecuencia propia de la cuerda. Esto hace que la cuerda oscile en dos direcciones opuestas al mismo tiempo, justo como el famoso gato de Schrödinger, pero mecánico.
Sorprendentemente, las pérdidas de energía no perjudican, sino que ayudan: estabilizan este extraño estado. Es parecido a cómo el aumento de la entropía (desorden) en sistemas abiertos a veces conduce al orden. Para comprobarlo se utiliza espectroscopia, un análisis preciso de las vibraciones, como afinar una cuerda musical de oído.
El método es mucho más simple que los anteriores: no se necesitan trampas voluminosas ni muchos instrumentos. Solo un cúbit y un resonador. El objeto más grande para el que antes se observó superposición cuántica era una molécula de 2000 átomos. Y aquí aparece una cuerda de miles de millones de átomos, un verdadero gigante cuántico. Estos estados abrirán el camino a sensores de increíble precisión y a una computación cuántica robusta.
🎯 En 2019, los científicos enfriaron una nanocuerda hasta un estado en el que dejó de temblar por completo debido al calor.
🎬 Los estados del gato de Schrödinger se exploran con frecuencia en la ciencia ficción, desde relatos sobre realidades bifurcadas hasta las computadoras cuánticas del futuro.