Paul Sparks
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Muchos científicos piensan que los efectos cuánticos importantes como el entrelazamiento, en el que partículas separadas por grandes distancias enlazan misteriosamente sus estados, no deberían funcionar para los seres vivos. Pero un nuevo artículo argumenta que ya lo ha hecho, que los científicos en 2016 ya crearon una especie de gato de Schrödinger, solo con bacterias entrelazadas cuánticamente..
Por lo general, describimos la física cuántica como un conjunto de reglas que gobiernan el comportamiento de cosas extremadamente pequeñas: partículas de luz, átomos y otros objetos infinitesimalmente pequeños. El mundo más grande, a escala bacteriana (que también es nuestra escala, el reino caótico de la vida) no se supone que esté ni cerca de ese extraño.
Eso fue lo que quiso decir el físico Erwin Schrödinger cuando propuso su famoso experimento mental del gato de Schrödinger, como señaló Jonathan O'Callaghan en Scientific American. En ese experimento mental, un gato en una caja estaría expuesto a una partícula radiactiva que tenía probabilidades de descomponerse o no. Hasta que se abriera la caja, el pobre gato estaría vivo y muerto al mismo tiempo, lo que a Schrödinger le pareció claramente absurdo. Hay algo en el mundo cuántico que no parece tener sentido en el nuestro. [Cómo funciona el entrelazamiento cuántico (infografía)]
Pero los científicos no se ponen de acuerdo sobre dónde se encuentra el límite entre el mundo ordinario y el cuántico, o si es que existe. Chiara Marletto, física de la Universidad de Oxford y coautora del artículo reciente, que se publicó el 10 de octubre en The Journal of Physics Communications, dijo que no hay razón para esperar que haya un límite en el tamaño de los efectos cuánticos..
"Estoy interesada en estudiar la frontera donde las reglas cuánticas dejan de aplicarse", dijo. "Algunas personas dicen que la teoría cuántica no es una teoría universal, por lo que no se aplica a ningún objeto en el universo, pero en realidad se romperá en algún momento. Mi interés es mostrar que, en realidad, ese no es el caso".
Con ese fin, Marletto y sus colegas revisaron un artículo publicado en 2017 en la revista Small que parecía mostrar algunos efectos cuánticos limitados en las bacterias. Construyeron un modelo teórico de lo que realmente podría haber estado sucediendo en ese experimento de la Universidad de Sheffield, y muestra que esas bacterias pueden, de hecho, haberse entrelazado con partículas de luz..
He aquí por qué es una idea tan radical:
Mírate a ti mismo, luego mira a la persona a tu lado. Son seres físicamente separados, ¿verdad??
Pero la mecánica cuántica nos dice que no tiene por qué ser así. Las partículas, o conjuntos de partículas, pueden unirse entre sí, "enredarse" de modo que sus formas de onda se entrelacen. Ninguna partícula puede entenderse o describirse sin describir también la otra. Y medir un rasgo físico de una partícula "colapsa" la forma de onda de ambas partículas. Separe las partículas por miles de millas, y aún podrá aprender instantáneamente el estado físico de una de ellas midiendo solo la otra..
Según la teoría cuántica actual, este efecto no tiene límites. Lo que funciona para un protón debería funcionar para un elefante. Pero en la práctica, los sistemas más grandes son mucho más difíciles de enredar. Y los científicos han debatido si los seres vivos son simplemente demasiado complejos para enredarlos. Te costaría enredar a dos elefantes por la misma razón por la que te costaría enseñar a esos elefantes a hacer patinaje artístico en parejas a nivel olímpico: no hay una ley específica de la naturaleza que diga que es imposible, pero la mayoría de la gente estaría de acuerdo en que no es posible..
Y, sin embargo, en 2017, un equipo de investigadores de la Universidad de Sheffield en Inglaterra dijo que habían creado un estado de lo que se conoce como acoplamiento cuántico en bacterias fotosintéticas. Colocaron unos cientos de bacterias en una pequeña habitación con espejos e hicieron rebotar la luz. (Basado en la longitud de la mini habitación, solo una cierta longitud de onda de luz persistió en el tiempo, conocida como frecuencia resonante). Con el tiempo, seis de las bacterias parecieron desarrollar una conexión cuántica limitada con la luz. Entonces, la frecuencia resonante de la luz dentro de la pequeña habitación parecía sincronizarse con la frecuencia a la que los electrones saltaban dentro y fuera de su posición dentro de las moléculas fotosintéticas de las bacterias. (Para obtener más información sobre este efecto, consulte este enlace).
Marletto dijo que su modelo muestra que este efecto probablemente involucró más que un simple acoplamiento cuántico. Probablemente estaba sucediendo algo aún más extraño de lo que describieron esos experimentadores, dijo.
La bacteria, mostraron ella y sus colegas, probablemente se enredó con la luz. Lo que esto significa es que las ecuaciones utilizadas para definir cada una de las formas de onda, tanto de la luz como de las bacterias, se convierten en una sola ecuación. Ninguno se puede resolver sin el otro. (De acuerdo con la mecánica cuántica, todos los objetos pueden describirse como partículas y ondas, pero en la práctica, en objetos "grandes" como las bacterias, las formas de onda son imposibles de ver o medir).
Al igual que el proverbial gato de Schrödinger en una caja, todo el sistema parecía existir en un inframundo incierto: las partículas de luz parecen haber golpeado y perdido simultáneamente la bacteria.
Sin embargo, esto no prueba que las bacterias y la luz estuvieran definitivamente enredadas; hay otras posibles explicaciones que involucran la física clásica, y aún no se han descartado, dijo..
"Lo que falta en este experimento es la capacidad de confirmar el entrelazamiento de una manera más profunda", dijo..
Los experimentos cuánticos a menudo involucran la medición de características físicas de una partícula entrelazada para averiguar si esas características influyen en la otra partícula. En este caso, eso habría significado medir los rasgos físicos de las bacterias junto con los rasgos físicos de la luz. Eso no fue posible en este experimento, pero Marletto dijo que ya se están diseñando experimentos que podrían demostrar un verdadero entrelazamiento.
Aún más interesante, dijo, es la cuestión de si las bacterias utilizan el entrelazamiento de alguna forma que les resulte útil, aunque responder a esa pregunta requeriría mucho más trabajo experimental..
"Es posible que la selección natural haya llevado a las bacterias a aprovechar los efectos cuánticos", dijo..
Publicado originalmente el .