El problema de la medición en mecánica cuántica lleva décadas siendo un escollo. El postulado estándar de proyección dice que la superposición, al medirse, colapsa al azar en uno de los estados, pero no explica por qué el desenlace es precisamente ese ni cómo se concilian los resultados de las partes separadas de una pareja entrelazada. Trabajos vecinos en el archivo estudian la decoherencia, la incertidumbre y la verificación de la realidad de los estados cuánticos, pero la cuestión del mecanismo concreto del colapso para subsistemas aislados sigue abierta. Este artículo se sitúa en esa misma línea, aunque propone otra mirada: no la estadística de los desenlaces, sino la estructura oculta de la propia superposición.
El autor examina estados máximamente entrelazados de dos y tres subsistemas, por ejemplo el estado singlete de polarización de fotones. El recurso clave consiste en elevar el vector de estado desde el producto tensorial de espacios de Hilbert a un espacio vectorial libre, donde se ven todas las maneras posibles de distribuir la fase relativa entre los subsistemas. Esas maneras forman clases de equivalencia que resultan indistinguibles en el espacio compuesto, pero adquieren relevancia al separar los subsistemas. La fase, llamada contextual, se establece al azar durante la preparación o la separación y determina cuál de las dos imágenes de interferencia posibles se realiza al medir cada subsistema.
Se muestra que para cada estado entrelazado existen dos clases de fases contextuales. Si la pareja de fotones tiene clase 1, la medición de un subsistema da, por ejemplo, polarización horizontal, y la del otro, vertical; para la clase 2 los desenlaces se intercambian. La secuencia de mediciones sobre un mismo subsistema es aleatoria porque la clase de fase es aleatoria, y las mediciones conjuntas están correlacionadas porque la fase es compartida. Para el estado singlete Ψ− se predicen anticorrelaciones en ambas bases: σz⊗σz y σx⊗σx, lo que concuerda con las expectativas conocidas. De forma análoga se analizan los estados Φ±, Ψ+ y el estado tripartito GHZ, donde las clases de fase explican por qué con ciertos ajustes de los polarizadores pasan los tres fotones y con otros solo pasa la mitad de los tríos.
El trabajo propone un mecanismo de colapso que no necesita ni variables ocultas ni interacciones superlumínicas. Esto lo distingue de investigaciones vecinas, en las que el colapso o bien se postula o bien se vincula con la decoherencia por interacción con el entorno. Aquí el colapso surge como interferencia en el espacio de Hilbert local del subsistema, guiada por la fase contextual. Esta mirada conserva todas las predicciones de la mecánica cuántica y concuerda con las violaciones de las desigualdades de Bell, ya que la fase no es una magnitud local clásica.
La idea de las fases contextuales puede extenderse a estados de muchas partículas más complejos y a mediciones con variables continuas. Queda abierta la pregunta sobre la naturaleza física del establecimiento de la fase: si ocurre en la preparación, en la separación o en el momento de la medición. Es posible una verificación experimental mediante la estadística de desenlaces en esquemas con elección retardada o mediante la comparación de las tasas de emisión de átomos excitados separados y no separados, como se propone en el artículo.
Los resultados pueden influir en la interpretación de experimentos con fotones entrelazados, átomos y cúbits superconductores, sobre todo allí donde importa la secuencia de mediciones sobre subsistemas separados.
El paso inmediato es la verificación experimental de la predicción sobre la tasa de emisión de átomos excitados separados: debe corresponder a la de un átomo individual y no a una amplificación superradiante. También conviene comprobar si es posible filtrar estados con una clase de fase determinada antes de la medición.
El artículo aborda directamente el problema de la medición en mecánica cuántica: por qué el colapso da un desenlace concreto y cómo se concilian los resultados de las partes separadas. Esto lo vincula con la vieja disputa sobre la completitud de la descripción cuántica, planteada por Einstein, Podolsky y Rosen, y con los debates actuales sobre la contextualidad y la realidad objetiva.
La fase contextual es invisible en el espacio compuesto: dos clases distintas dan el mismo estado entrelazado, pero al separar los subsistemas conducen a desenlaces de medición opuestos. Es parecido a una moneda con las dos caras idénticas mientras no cae sobre la mesa.
La idea de una fase oculta que predetermina el desenlace de la medición resuena con el relato de Ted Chiang «La historia de tu vida», donde la lengua alienígena revela la simultaneidad de todos los acontecimientos. Aquí, sin embargo, la fase no da acceso al futuro: solo explica las correlaciones a posteriori.