medición cuántica

History

En la década de 1920, Werner Heisenberg y Niels Bohr formularon que la medición no solo revela magnitudes preexistentes, sino que las crea. Erwin Schrödinger ideó la paradoja del gato, que está vivo y muerto a la vez hasta abrir la caja, para mostrar lo extraño de esta regla.

How it works

Supongamos que tenemos un fotón que está polarizado simultáneamente vertical y horizontalmente. La medición de la polarización consiste en pasarlo por un filtro polarizador. Si el fotón pasa, su polarización se vuelve estrictamente vertical y toda la información sobre la componente horizontal desaparece. El resultado es aleatorio, pero su probabilidad se puede calcular con precisión.

History

En la década de 1920, Werner Heisenberg y Niels Bohr formularon que la medición no solo revela magnitudes preexistentes, sino que las crea. Erwin Schrödinger ideó la paradoja del gato, que está vivo y muerto a la vez hasta abrir la caja, para mostrar lo extraño de esta regla.

How it works

Supongamos que tenemos un fotón que está polarizado simultáneamente vertical y horizontalmente. La medición de la polarización consiste en pasarlo por un filtro polarizador. Si el fotón pasa, su polarización se vuelve estrictamente vertical y toda la información sobre la componente horizontal desaparece. El resultado es aleatorio, pero su probabilidad se puede calcular con precisión.

History

El problema fue reconocido por los creadores de la mecánica cuántica: Bohr y Heisenberg en 1927–28 introdujeron el concepto de reducción de la función de onda. La discusión entre Einstein y Bohr (1927–1935) reveló su carácter paradójico. Von Neumann en 1932 formalizó dos tipos de procesos: evolución unitaria y colapso. En 1964, Bell demostró que cualquier teoría de variables ocultas que reprodujera las predicciones cuánticas debía ser no local. Los experimentos de Aspect en los años 80 confirmaron la no localidad cuántica y subrayaron el papel de la medición. La teoría de la decoherencia (Zeh, años 70) proporcionó comprensión sobre la pérdida de interferencia, pero el problema de la medición sigue abierto.

How it works

Consideremos la medición del espín de un electrón. El espín se describe mediante un sistema de dos niveles: |ψ⟩ = a|↑⟩ + b|↓⟩. Al pasar por un dispositivo de Stern–Gerlach (imán con campo no homogéneo), la trayectoria del electrón se desvía, acoplando el estado de espín con la posición espacial. Como resultado, surge un entrelazamiento con el entorno, implementando efectivamente la medición. El operador de espín Ŝ_z con estados propios |↑⟩ y |↓⟩ da valores +ħ/2 y –ħ/2 con probabilidades |a|² y |b|². Después de la medición, el estado colapsa al correspondiente. El principio de incertidumbre de Heisenberg impone restricciones al conocimiento simultáneo de observables que no conmutan, como las componentes del espín.

Open problems & fun facts

El problema de la medición cuántica: ¿por qué ocurre el colapso y cómo se elige un resultado concreto?; La frontera entre lo cuántico y lo clásico: ¿dónde termina la superposición?; Compatibilidad de la mecánica cuántica con la relatividad general en la descripción del proceso de medición

💡 En el efecto borrador cuántico, el patrón de interferencia desaparece si se mide el camino del fotón, pero se restaura si luego se borra esa información, incluso después de que el fotón haya llegado a la pantalla. Esto subraya que no es la perturbación, sino la disponibilidad de la información sobre el camino lo que destruye la interferencia.