Fenómenos que surgen de la naturaleza cuántica de los campos e influyen en sistemas macroscópicos.Los efectos cuánticos se refieren a fenómenos que surgen de la naturaleza cuántica de los campos y las partículas, y que pueden manifestarse a escalas macroscópicas bajo ciertas condiciones. Estos efectos incluyen la superposición, el entrelazamiento, el efecto túnel y las fluctuaciones del punto cero. Aunque la mecánica cuántica normalmente gobierna el mundo microscópico, los efectos cuánticos pueden influir en sistemas macroscópicos, como en los superconductores, los superfluidos y el funcionamiento de sensores precisos como los utilizados en los detectores de ondas gravitacionales.
El reconocimiento de que los efectos cuánticos pueden influir en sistemas macroscópicos se remonta a principios del siglo XX, con el desarrollo de la mecánica cuántica y el posterior descubrimiento de fenómenos cuánticos macroscópicos como la superconductividad (1911) y la superfluidez (1938).
Los efectos cuánticos emergen del comportamiento ondulatorio de la materia y los campos, descrito por la ecuación de Schrödinger o la teoría cuántica de campos. Por ejemplo, las fluctuaciones del punto cero causan un temblor constante en la posición de un oscilador mecánico incluso a temperatura de cero absoluto, estableciendo un límite fundamental a la precisión de las mediciones. En un detector de ondas gravitacionales, la naturaleza cuántica de la luz conduce al ruido de disparo (llegada aleatoria de fotones) y al ruido de presión de radiación (patadas cuánticas de los fotones), ambos efectos cuánticos que limitan la sensibilidad. Técnicas como la luz comprimida explotan las correlaciones cuánticas para reducir un tipo de ruido a expensas de otro, mejorando el rendimiento general.
Los efectos cuánticos se aprovechan en tecnologías como la criptografía cuántica, la computación cuántica y sensores ultraprecisos como los relojes atómicos y los detectores de ondas gravitacionales, donde tanto limitan como permiten una sensibilidad extrema.
El movimiento del punto cero de un espejo macroscópico en un detector de ondas gravitacionales es tan pequeño que es aproximadamente mil veces menor que el diámetro de un protón, y sin embargo establece un límite medible en la sensibilidad del detector.
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