La partícula que se mueve en dos direcciones a la vez

Original: "Mesoscopic mechanical superpositions by gluing individual quantum systems"
· Thiago Guerreiro
arXiv:2607.20195 · 2026-07-22 · CC BY 4.0 · 2 min
Un solo electrón, que aún no ha decidido cuándo llegar, hace que una nanopartícula levitante oscile hacia la izquierda y hacia la derecha al mismo tiempo.

Si un corredor pudiera recibir el testigo de relevos en dos lugares a la vez, correría en dos direcciones simultáneamente. Con una partícula que flota en un haz láser ocurre algo parecido. Un electrón solitario, que se encuentra en superposición de dos momentos de llegada, choca con ella y le transmite su incertidumbre. Ahora la partícula se mueve hacia la izquierda y hacia la derecha al mismo tiempo.

El electrón se prepara de modo que es como si llegara antes y después. En el momento del choque se adhiere a la partícula, y un breve impulso eléctrico le da un empujón. Si el electrón llegó antes, el empujón va en una dirección; si llegó después, en la contraria.

Todo ocurre muy rápido: el campo eléctrico conmuta en 100 nanosegundos, y en ese tiempo la partícula no alcanza a desplazarse. Por eso su estado sigue siendo cuántico.

Al cabo de medio período de oscilación se mide la partícula, y al repetir el experimento muchas veces se observa una figura de interferencia, un patrón de franjas que demuestra que la partícula estuvo de verdad en dos estados a la vez.

Antes, para obtener ese estado había que estirar la partícula en el espacio, pero eso destruía rápidamente sus propiedades cuánticas. El nuevo método es más sencillo: el electrón ya está en superposición por sí mismo y se la transmite a la partícula en el choque. Si este experimento sale bien, se podrán poner a prueba las leyes cuánticas en objetos cinco veces más pesados que los actuales poseedores del récord.

Una partícula de 50 nanómetros de radio contiene unos $10^{10}$ átomos, y su masa supera la del electrón en $10^{12}$ veces. Aun así, un único electrón es capaz de llevarla a una superposición cuántica de dos impulsos distintos. Para comparar: es como si el choque con una mota de polvo hiciera que un balón de fútbol volara simultáneamente en dos direcciones opuestas.

La idea de una superposición cuántica macroscópica resuena con el experimento mental de Schrödinger sobre el gato que está vivo y muerto a la vez. En el relato de Ted Chiang «La historia de tu vida» (y en la película «La llegada»), los alienígenas perciben el tiempo de forma no lineal, lo que recuerda al estado time-bin, donde el electrón está en una superposición de dos momentos de llegada.

|\psi_{e^-}\rangle = \frac{|t_e\rangle + e^{i\phi}|t_\ell\rangle}{\sqrt{2}}
El electrón está en una superposición de llegada temprana y tardía con fase relativa φ.
|\psi_0\rangle = \mathcal{N}\left(e^{i\delta p \hat{x}/\hbar} + e^{i\phi}e^{-i\delta p \hat{x}/\hbar}\right)|0\rangle
Superposición de dos estados coherentes con impulsos opuestos ±δp.
P_{\Delta x}(\phi, x) = \mathcal{N}^2 \left(A + B\cos\phi + C\sin\phi\right)
La probabilidad de encontrar la partícula en un intervalo de anchura Δx depende de la fase φ a través de los coeficientes A, B, C, que tienen en cuenta la decoherencia.
Científicos
David DeutschErwin SchrödingerJohn Stewart BellLouis de BroglieLov GroverPaul Benioff
Conceptos
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