Usted pregunta: “… ¿algún sistema cuántico permanecería sin colapsar?” Sí, durante períodos cortos, los experimentos científicos han encontrado que los sistemas cuánticos permanecen sin colapsar. Esto permite a los científicos utilizar sistemas cuánticos no colapsados para actuar como computadoras cuánticas.
Según el artículo de Wikipedia sobre “Computación cuántica”, los sistemas cuánticos a bajas temperaturas se pueden mantener en un estado no colapsado durante nanosegundos (milmillonésimas de segundo) a segundos. (Artículo de Wikipedia sobre “Computer Cooling” http://www.dwavesys.com/tutorial…).
Como nota, puede ver por otras respuestas que ha recibido, hay un debate considerable sobre el significado teórico de todo esto. Sin embargo, la evidencia experimental es clara. Continuaré usando la terminología teórica de “colapso de la función de onda” que haya elegido y mencionaré otras posibles terminologías teóricas más adelante.
- ¿Hay alguna evidencia de que el universo sea una computadora cuántica? ¿La hipótesis de un universo simulado es realmente tomada en serio por los científicos?
- ¿Cómo interactúa el universo cuántico con el cerebro?
- ¿Qué tan lejos estamos de obtener una ventaja de la computación cuántica del pronóstico del tiempo?
- ¿Qué es la decoherencia cuántica?
- ¿Existe alguna relación entre el diseño de hardware y la ingeniería cuántica?
En un estado no colapsado, los sistemas cuánticos se han utilizado con éxito para calcular problemas matemáticos extremadamente simples, como 3 veces 5 = 15. Los científicos han dado los primeros pasos para desarrollar computadoras cuánticas que se basan en sistemas cuánticos no colapsados.
Se requieren temperaturas extremadamente bajas, muy cercanas al cero absoluto. Estas bajas temperaturas ralentizan el movimiento de energía y materia que rodea el sistema cuántico, de modo que el potencial de interacción de la energía y la materia circundante con el sistema cuántico se reduce considerablemente. Se requeriría cero absoluto para eliminar toda interacción, pero los científicos no saben cómo alcanzar el cero absoluto, ni se considera posible tal temperatura.
SISTEMA CUÁNTICO DEFINIDO: ¿Qué se entiende por “sistema cuántico”? Un sistema cuántico es una partícula subatómica, por ejemplo, un electrón, que está en una “superposición”. Una superposición es un estado en el que el electrón no ha adquirido ninguna propiedad específica, como posición, velocidad, nivel de energía o ” girar.”
Una forma de pensar en el estado de superposición es que el electrón aún no existe en nuestro universo físico. Esta es una forma de expresar la Interpretación de Copenhague de la física cuántica. El electrón en una superposición se describe como una “función de onda”. Una función de onda es una parte de las matemáticas. Una función es una expresión matemática (que se enseña en álgebra) en la que ingresas un número y obtienes otro número. Por ejemplo, la función y = 2x. Una función de onda es una función matemática que describe una onda.
La ecuación de Schrodinger se puede calcular para decirnos los posibles valores numéricos de las propiedades del electrón “potencial” en el momento en que la función de onda es todo lo que sabe sobre el electrón. Por ejemplo, la ecuación de Schrodinger se puede calcular para indicarnos los posibles niveles de energía que el electrón podría tomar cuando aparece en nuestro universo físico. La ecuación también puede calcular las PROBABILIDADES de cada uno de estos valores POSIBLES. La ecuación de Schrodinger también se puede usar para calcular las probabilidades de las posibles posiciones, velocidades y giros del electrón.
DEFINICIÓN DE COLAPSO DE LA FUNCIÓN DE ONDA: El término “colapso de la función de onda” se refiere al momento en que la superposición de los posibles valores numéricos del electrón se convierte en un electrón que toma realidad en nuestro universo físico y tiene propiedades medibles específicas. En la teoría de la “decoherencia”, este momento ocurre cuando el electrón crea “información” al tener una interacción física con otra cosa en nuestro universo. En otras palabras, es el momento en que el electrón hace la diferencia. Por ejemplo, el colapso ocurriría cuando el electrón absorbe un fotón. Ahora, ha cambiado algo en nuestro universo; ha hecho algo que podemos describir matemáticamente, por lo que ha creado una nueva pieza de información matemática. Esto se describe en la Interpretación de Copenhague como “colapso de la función de onda”.
He usado el ejemplo de un electrón, pero los científicos han mantenido otras partículas subatómicas e incluso átomos y moléculas enteros en una superposición durante períodos muy breves.
TEORÍAS ALTERNATIVAS: Los físicos han desarrollado interpretaciones teóricas alternativas a la idea de Interpretación de Copenhague de que existe una superposición que adquiere realidad física en un colapso de la función de onda. Muchas personas se oponen a la idea de que de alguna manera una expresión matemática de forma instantánea e impredecible se vuelve real y física. ¡Quién puede culparlos!
Siguiendo con el ejemplo de los electrones, la interpretación de DeBroglie-Bohm es que hay una onda electrónica de electrones y una partícula electrónica de electrones en todo momento. En esta interpretación, la ecuación de Schrodinger es más que una matemática; es una descripción de una onda física realmente existente, llamada “onda piloto”. No existe superposición fuera de nuestra realidad ni colapso de la función de onda.
Otra interpretación alternativa es la interpretación de Hugh Everett llamada “Muchos mundos”. Esta interpretación también rechaza la idea de una superposición y colapso de la función de onda. Sostiene que todos los valores numéricos posibles que calcula la ecuación de Schrodinger para, digamos, la posición del electrón, realmente existen, pero cada posición calculada existe en un universo diferente. Por lo tanto, hay innumerables universos (mundos), y en cada uno de ellos el electrón ha tomado uno de los posibles valores numéricos que calcula la ecuación de Schrodinger.
Estas son dos interpretaciones alternativas principales. Ambos crean sus propios problemas filosóficos. Hay varias otras interpretaciones alternativas.
Amit Gswami también ha desarrollado la Interpretación de Copenhague para proporcionar más explicaciones sobre cómo las matemáticas se convierten en realidad física. Sugiere que a través de nuestra conciencia, prestamos realidad a lo que de otro modo seguiría siendo simplemente una expresión matemática. Es como el personaje, Neo, en la película “The Matrix” lee el código de la computadora y lo convierte en realidad física. Es lo que nuestros cerebros hacen por nosotros en un sueño: el cerebro nos brinda una experiencia de la realidad basada solo en impulsos electrónicos. De hecho, todo el día hace lo mismo: crea nuestra realidad personal a partir de impulsos electrónicos. (Como nota, Gswami no es un físico marginal. Fue profesor de física en la Universidad de Oregón durante más de tres décadas y ha escrito un libro de texto estándar sobre física utilizado en las clases de física de la universidad, “Mecánica cuántica”, Amit Goswami, Ph.D. | Biografía del autor)
En este momento, los científicos no han podido proporcionar más apoyo experimental a una interpretación sobre otra, y no se ha alcanzado un consenso en cuanto a la interpretación teórica de la física cuántica.
