Esta noticia de hoy es una de las más impresionantes en tiempos recientes, pero al menos que explique por qué, es muy posible que la mayoría de las personas pasen esta noticia por alto, por lo que explicaré por qué tanta emoción sobre el desarrollo de almacenar una simple imagen completa dentro de un solo fotón de luz.

Primeramente veamos desde un punto de vista muy simplístico, y con una analogía, qué fue lo que se logró en este experimento de la Universidad de Rochester: Imagínense que tenemos una caja dividida en varios segmentos, para hacerlo más fácil imaginen que la caja tiene 3 compartimientos verticalmente por 3 horizontalmente, para un total de 9. Imaginen ahora que tienen 9 bolitas y que guardan una bolita dentro de cada compartimiento.

Hasta ahora todo bien. Vayamos ahora al mundo cuántico de lo que sucede a escalas inimaginablemente pequeñas...

Imagínense ahora que alguien te diga que quiere que tu almacenes las 9 bolitas en uno solo de esos compartimientos. Eso que te piden dirás, es imposible, y lo cierto es que en el mundo clásico en que vivimos es imposible para todos los sentidos prácticos. Sin embargo, en el mundo cuántico, si substituimos las bolitas por información (digamos, un número cualquiera) entonces esto no solo se hace posible (es decir, "guardar" de alguna manera varios números en el mismo lugar) sino que es la norma y está ocurriendo ahora mismo a nuestro alrededor y frente a tus narices entre tus ojos y el mismo monitor sobre el cual lees esta letras.

Pero, ¿cómo puede ser esto posible? Pues aunque no tenemos espacio-tiempo aquí para darte un curso de mecánica cuántica (lo cual es sumamente fascinante), sí te podemos explicar lo básico.

Todo esto se puede reducir a un descubrimiento hecho hace un siglo atrás: Que la luz se comporta tanto como una partícula que como una onda. En otras palabras, si pudieras magnificar un rayo de luz es posible que veas muchas partículas viajando una atrás de otra de manera discreta, pero si las vez todas en conjunto aparenta que viajan como una ola de mar, o como si fueran ondas de sonido, de la misma manera que se generan ondas en el agua cuando cae una piedra en ella. A esto se le llama el principio de "dualidad".

Sin embargo, para el que no ha pasado tiempo ponderando y estudiando estos temas es posible que se le dificulte imaginarse un solo fotón (o partícula) de luz que sea tanto una partícula como una onda, por lo que yo personalmente lo imagino de la siguiente manera: Imagínate que en vez de ver un "punto" o "bolita" viajando por el espacio, que en vez de eso vez un punto dentro de una esfera de tamaño infinito, con la particularidad de que cerca del centro de la esfera el volumen es más "espeso", y mientras más te alejas del centro de la esfera el volumen se hace menos denso; en otras palabras es como si tuvieras un objeto bien "nublado" en el centro y casi totalmente transparente en su exterior, pasando de nublado a transparente de manera gradual.

Aunque no lo creas si entiendes esa imagen que acabo de describir entonces acabas de entender uno de los principios más fundamentales e importantes de la naturaleza: El de las probabilidades cuánticas. ¿Cómo es eso? pues sigamos nuestra aventura mental...

Imagínate ahora una placa o pared totalmente sólida, pero con dos agujeros bien pequeños que permitirían (según tu imaginación en el mundo clásico) que un fotón de luz pase de un lado a otro, por uno de esos agujeros, pero no por ambos agujeros a la vez. Digamos ahora que disparamos nuestro fotón desde una pistola y que este viaja hacia la pared, en dirección hacia donde se encuentran los dos agujeritos. Lo que esperas que suceda en este momento es una de dos cosas: (1) o que el fotón choque contra la pared y no pase al otro lado, o (2) que el fotón pase por uno de los dos agujeros.

Pues la realidad no podría estar más lejos del instinto humano con el cual nacimos. La realidad (y esto es un experimento clásico que lo puedes hacer en cualquier laboratorio universitario en unos minutos) es que el fotón cruzará seguro y sin fallar al otro lado, y no solo eso, ¡sino que pasará por ambos agujeros a la vez!

Aquí dirías que eso es imposible, pero regresemos a la imagen mental del fotón que construimos 4 párrafos atrás, el del fotón no como una partícula, sino como una "nube esférica" bien densa en el centro y menos densa en su exterior. Si te imaginas ahora el enviar esa "nube" por los dos agujeros, entonces entenderás que es muy fácil que la nube pase por los dos agujeros a la vez, ya que parte de la nube puede pasar por un agujero y otra parte por otra.

Nota sin embargo que técnicamente eso no es lo que ocurre, ya que el fotón de verdad pasa simultáneamente por ambos agujeros sin poseer en sí mismo ninguna nube, ya que la nube tendría que estar "construida" de algo más. Lo que sucede es que la nube es en realidad lo que se llama una "distribución de probabilidades". En otras palabras, imagínate ahora que lo que le da la forma a la nube es la probabilidad de que el fotón esté en algún lugar en específico. Es decir, es más probable que el fotón esté "en el centro" de la nube dando vueltas, que en el borde que se encuentra bien lejos del centro de la nube, por lo que la probabilidad de que un fotón se encuentre donde creemos que esté es más alta que la probabilidad de que esté en donde no creemos que esté.

Esa última oración, a propósito, parece algo obvio, pero es aquí en donde la filosofía y la ciencia se unen, y los que estudiamos estos fenómenos nos maravillamos al abrir nuestros ojos por primera vez ante este "código" que existe justo frente a nuestras narices y que nadie nota al menos que no se percate por medio del estudio al respecto (esto me acuerda mucho de la película The Matrix).

Volviendo al tema, si nos imaginamos entonces que el fotón no es algo físico, sino que una "probabilidad matemática" de que "algo" (en realidad, información) esté en un cierto lugar, entonces también de esta manera nos podemos imaginar cómo es que un fotón puede atravesar por ambos agujeros a la vez: Nombremos ahora al primer agujero "A" y al segundo "B", y digamos que el fotón fue disparado apuntando más de cerca al agujero "A" que al "B", entonces lo que sucede es que las "mayores probabilidades" del fotón caerán sobre el agujero "A", pero eso no quiere decir que las otras "menores probabilidades de que pase el fotón" no recaigan sobre el agujero "B". El resultado es que al fin y al cabo el fotón pasa por los dos agujeros a la vez al otro lado.

¿Ven cómo sí es posible? Simplemente hay que ver las cosas desde otro punto de vista.

Ahora, dirán, pero es esto comprobable? No solo es comprobable, sino que en toda universidad que se considere como una verdadera institución de enseñanza, este experimento mismo es realizado de manera obligatoria por todos los estudiantes de física (el equipo para realizar y comprobar el experimento es extremadamente sencillo).

Ahora, noten algo interesante: Esa "nube" de la que hablo que se extiende desde el centro de un fotón hacia su exterior en realidad existe en todas las partículas que componen nuestro universo, no solo fotones. Más increíble aun es el hecho de que no creo que haya límite al tamaño de la "esfera de probabilidades" de cada partícula, es decir, aunque las probabilidades de que un fotón esté a un millón de kilómetros de su centro son muy pequeñas, lo cierto es que existen tales probabilidades, aun sean infinitesimalmente pequeñas. Esto implicaría que toda partícula, fotón y pedazo de materia del universo está de alguna manera en contacto con todas las demás en todo el universo, lo que explicaría la ocurrencia comprobada de "entanglement" (o "unión") entre dos partículas aun estas estén distantemente conectadas unas con otras (ver este artículo en eliax, y este otro). Quién sabe, talvez algún día podamos explotar este conocimiento y poder manipular las propiedades cuánticas del universo para comunicarnos unos con otros con tan solo "pensarlo", ya que en teoría estamos todos conectados unos con otros en el universo, o en otras palabras, todos somos uno.

¿Sigues leyendo? Pues bien, ahora la recompensa: Con todo esto que he explicado ahora podrás entender mejor la noticia de hoy... Lo que estos científicos lograron fue poner una pared como la descrita anteriormente, pero en vez de dos agujeros pusieron suficientes agujeros como para que entre todos ellos formaran las letras "UR". Entonces dispararon un solo fotón de luz sobre la pared, este la atravesó (pasando por todos los agujeros que componían las letras UR simultáneamente), y el fotón fue entonces "capturado" del otro lado. No capturado realmente, sino más bien que se pudo bajar la velocidad del fotón a una mucho menor que la velocidad de la luz, después haciendo algo que no vamos a explicar en este artículo (o nos arriesgamos a escribir 10,000 palabras más), lograron "extraer" la imagen de vuelta.

Este experimento logró dos cosas: primero, probar una vez más que de verdad un solo fotón pasó por todos los agujeros a la vez (y así comprobar por millonésima vez que los efectos que los científicos dicen que ocurren a nivel cuántico en realidad ocurren), y segundo, esto le abre la puerta a un nuevo campo en la comunicación de redes ópticas que nos permitirá tener no solo redes miles o millones de veces más rápidas que hoy (ya que hoy día la velocidad de las fibras ópticas es retrasada monumentalmente en el momento de uno tener que convertir la luz a electricidad - a diferencia de lo que este experimento a dejado claro: que es posible "aguantar" los fotones de luz en su estado nativo de luz sin convertirlos a electricidad)), sino que también en un futuro computadoras que hagan computación puramente en el campo óptico sin tener que recurrir al eléctrico. Así mismo esto abre el campo para poder almacenar increíbles cantidades de información en espacios sumamente diminutos (posiblemente millones de veces más información que hoy día en el mismo espacio).

Ahora solo les digo a los que llegaron a leer hasta aquí, que espero esto les haya abierto el apetito sobre este tipo de temas, pues aparte de ser sumamente fascinantes también nos ayudan a comprender mejor el mundo en donde aparentemente existimos...

Enlace a la noticia original (contiene un par de esquemáticos interesantes para los que deseen más detalles)

autor: josé elías