La luz que emite un átomo no es solo un destello: lleva la huella del estado en que se encontraba el átomo en el momento de la emisión. Los físicos tomaron un qubit superconductor —un átomo artificial del tamaño de un microchip— y lo hicieron brillar en una guía de ondas abierta, como una bombilla en un pasillo largo. Luego capturaron cada fotón y observaron cómo cambiaba su fase.
La superposición cuántica es cuando un átomo está en dos estados a la vez, como una moneda que gira y aún no ha caído ni en cara ni en cruz. Resulta que la estadística de las fases de los fotones emitidos guarda esa dualidad. Incluso con mucho ruido, la distribución de fases sigue siendo distinguible: es más ancha que la de un estado normal, ya "caído".
Con el tiempo, la moneda cuántica se frena y cae: el qubit pierde coherencia. Los científicos lo vieron por dos señales. La envolvente de la señal —el brillo total del destello— decae, y eso muestra la rapidez con que el qubit cede energía. Y la distribución de fases se ensancha, lo que indica una decoherencia pura: el proceso por el cual la información cuántica se fuga al entorno sin cambiar la energía.
La estadística de fases resultó ser una sonda cuantitativa directa de la coherencia. Este método permite vigilar la salud del qubit con solo mirar la luz que emite. Es importante para las computadoras cuánticas, donde cada qubit debe permanecer en superposición el mayor tiempo posible.
La luz resultó ser un espejo del mundo cuántico: nos devuelve la historia del átomo en el momento de la emisión. Y cuanto más atentos miramos la fase, más claramente vemos cómo la frágil moneda cuántica cae sobre la mesa.
Un qubit superconductor funciona a temperaturas inferiores a 0,1 kelvin: más frío que el espacio interestelar. A esa temperatura, se comporta como un único átomo, aunque está formado por miles de millones de átomos de metal.
La idea de leer el estado cuántico a partir de la luz emitida recuerda a los "sables de luz" de Star Wars: allí, el arma brilla según la configuración del cristal, y aquí, la radiación revela el estado interno del qubit.