El problema de la medición sigue siendo uno de los principales desafíos sin resolver de la física cuántica. Los trabajos vecinos en el archivo estudian el colapso de la función de onda, las mediciones cuánticas y el entrelazamiento, pero a menudo se limitan a modelos abstractos o a casos particulares. Este artículo desarrolla el modelo Q de campo objetivo, que propone un mecanismo concreto de colapso mediante la amplificación de amplitudes, y por primera vez lo aplica a estados realistas del gato de Schrödinger, incluidos estados entrelazados de dos modos.
Los autores modelan el sistema y el medidor como campos de un solo modo, y la medición de la cuadratura x como una amplificación paramétrica de la amplitud x(t). Para describir la dinámica utilizan ecuaciones diferenciales estocásticas acopladas hacia adelante y hacia atrás, donde la amplitud x se propaga hacia atrás en el tiempo desde una condición de frontera futura, mientras que p lo hace hacia adelante desde la inicial. Las condiciones de frontera se derivan de la función Q y de la función de Wigner del estado inicial. Se resuelven numéricamente las ecuaciones para superposiciones de estados comprimidos y coherentes, incluido el caso de dos modos con un medidor entrelazado.
Se muestra que al amplificar la amplitud x(t) se forman ramas correspondientes a distintos valores propios, y que la regla de Born se reproduce en el límite de amplificación grande. Para un medidor macroscópico, el resultado de la medición queda determinado ya en el instante tm en que el acoplamiento con el medidor ha terminado, lo que concuerda con el realismo macroscópico. Las distribuciones postseleccionadas de las amplitudes x y p, condicionadas por el desenlace del medidor, tienen varianzas que violan la relación de incertidumbre, lo que apunta a su carácter oculto. El colapso de la función de onda se describe como un proceso en dos etapas: la amplificación crea las ramas y luego se pierde la información sobre la variable adicional p, lo que da lugar a la proyección del estado del sistema.
El trabajo demuestra que el modelo Q de campo objetivo ofrece un mecanismo concreto de colapso, compatible con el realismo macroscópico, a diferencia de los enfoques basados únicamente en la decoherencia. A diferencia de los trabajos vecinos, que a menudo se limitan a superposiciones abstractas, aquí se consideran estados realistas del gato de Schrödinger, incluidos estados entrelazados de dos modos, lo que acerca el modelo a una verificación experimental. Esto refuerza la posición de las variables ocultas, que no entran en conflicto con el teorema de Bell gracias a suposiciones debilitadas sobre la localidad.
El modelo puede extenderse a sistemas multimodo y a mediciones continuas, y también ponerse a prueba en experimentos con amplificación paramétrica y estados del gato de Schrödinger. Es posible estudiar su relación con el colapso gravitacional y la cosmología cuántica, donde el problema de la medición también es acuciante.
Los resultados pueden influir en la interpretación de la mecánica cuántica y en el desarrollo de tecnologías cuánticas, donde entender el colapso es importante para la corrección de errores.
El siguiente paso puede ser la verificación experimental de las predicciones del modelo en plataformas con gatos de Schrödinger ópticos y cúbits superconductores.
El artículo vincula directamente el problema de la medición con la vieja disputa sobre la completitud de la mecánica cuántica, planteada por Schrödinger y Einstein, y propone una solución a través de variables ocultas compatibles con el realismo macroscópico.
El gato de Schrödinger se propuso como una burla de la interpretación de Copenhague, pero hoy se crean estados de gato en laboratorios con cientos de fotones.
La idea de que la realidad se define por la medición se explora en la película «Interstellar», donde datos cuánticos se transmiten a través de un agujero de gusano.