Mediciones que solo existen sobre el papel

Original: "Unobservables and Decoherence from Complexity"
arXiv:2606.20927 · 2026-06-18 · CC BY 4.0 · 3 min
Algunas mediciones cuánticas matemáticamente admisibles no se pueden llevar a cabo físicamente, porque resolverían problemas irresolubles.

En la mecánica cuántica hay una lista de operaciones permitidas, y hasta hace poco se creía que cualquier operación de esa lista acabaría tarde o temprano por encontrar su realización en el laboratorio. Resulta que no es así. Algunas mediciones se parecen a una puerta para la que las matemáticas han extendido una llave, pero el mundo físico se niega a fabricarla.

La llave de esa puerta es un problema que los informáticos llaman «3SAT». Es como un rompecabezas en el que hay que colocar verdad y falsedad a lo largo de una larga cadena de condiciones de modo que todas se cumplan a la vez. Comprobar una solución ya lista es fácil, pero encontrarla es terriblemente lento cuando las condiciones son muchas. Los autores del trabajo construyeron una ingeniosa medición cuántica que, de haberse podido ejecutar, resolvería esos rompecabezas uno tras otro. Y aquí empieza lo más interesante.

La medición está armada como un sándwich: primero se comprueba el estado contra una condición, luego contra otra, y si en algún punto la respuesta no es la correcta, la medición se puede «cancelar» y volver un paso atrás. Para cancelarla bastan cuatro celdas cuánticas: es el conjunto mínimo capaz de corregir un error de dirección conocida.

Si esa medición existiera, resolvería problemas que ni siquiera una computadora cuántica, según la creencia general, podría abordar en un tiempo razonable. Por lo tanto, esa medición no existe. No es que «todavía no se haya inventado»: no existe en absoluto, igual que no existe la llave de una puerta que no lleva a ninguna parte. A esas mediciones las llamaron no observables.

De esta conclusión sencilla brotan consecuencias extrañas. Si una medición no se puede ejecutar, tampoco es posible la transformación del estado cuántico que le corresponde. Y eso significa que existen pares de estados que no se pueden convertir uno en otro mediante ninguna evolución admisible. Peor aún: la superposición de esos estados, cuando el sistema se encuentra en ambos a la vez, es indistinguible de una simple mezcla en la que el sistema está o en uno o en el otro. Ningún aparato verá la diferencia.

Esto se parece a una regla que los físicos llaman superselección: algunas combinaciones de estados están simplemente prohibidas. Por lo general, la prohibición se explica por leyes de conservación o por la interacción con el entorno. Aquí, en cambio, la prohibición nace de la complejidad computacional. La puerta está cerrada no porque la cerradura esté rota, sino porque la llave exigiría resolver un problema que el mundo no sabe resolver con rapidez.

Hasta ahora se creía que el mundo cuántico se vuelve clásico porque los sistemas grandes intercambian información de manera continua con el entorno, un proceso llamado decoherencia. El nuevo trabajo añade una segunda fuente independiente: incluso sin entorno alguno, algunos efectos cuánticos siguen siendo no observables simplemente porque observarlos exigiría cálculos más allá de lo posible. Quizá el mundo clásico no tanto surge como permanece: es lo único que se puede ver desde detrás de una puerta cerrada.

Para cancelar el resultado indeseado de una medición se usa un código cuántico de cuatro cúbits, que codifica dos cúbits lógicos. Es el código más pequeño posible capaz de corregir un error con posición conocida.

Científicos
Erwin SchrödingerHugh Everett IIIStephen HawkingJacob BekensteinDavid DeutschJohn Stewart Bell
Conceptos
decoherencia cuántica aleatoriedad cuántica principio de superposición superposición macroscópica incertidumbre temporal modelo clásico principio de incertidumbre decoherencia gravitacional indistinguibilidad de fotones observable teorema de no clonación número de partículas algoritmo híbrido problema de la medición límite clásico universalidad problema de la constante cosmológica estado mixto semiclásico no localidad