En 1935, Erwin Schrödinger imaginó un gato simultáneamente vivo y muerto para señalar las contradicciones de la teoría cuántica. Era una paradoja filosófica, no un programa de investigación.
Casi noventa años después, físicos de la Universidad de Oxford han tomado esa misma idea y la han llevado más lejos de lo que el experimento mental original podía anticipar. Su equipo acaba de demostrar en laboratorio una familia de superposiciones cuánticas cuya riqueza y complejidad hasta ahora solo existían sobre el papel.
Del experimento mental al laboratorio: qué es un estado gato
En 1935, Erwin Schrödinger propuso su famoso experimento para ilustrar una incomodidad concreta: la mecánica cuántica permitía que un sistema existiera en varios estados a la vez hasta que alguien lo midiera. El gato, vivo y muerto simultáneamente, era una reducción al absurdo, no una predicción literal.
En los laboratorios modernos, esa idea se ha vuelto operativa. Los llamados estados gato son superposiciones de dos configuraciones cuánticas claramente distintas de un mismo sistema, y se usan para almacenar información cuántica y protegerla frente a ciertos tipos de errores. Son, en ese sentido, piezas fundamentales de la computación cuántica.
El problema es que los estados gato convencionales trabajaban con un repertorio limitado. La mayoría combinaba estados coherentes estándar o variaciones sencillas de efectos cuánticos ya conocidos, lo que frenaba tanto su utilidad práctica como su capacidad para explorar fenómenos más complejos.
El experimento: un ion atrapado como caja de herramientas cuántica
El equipo de Oxford eligió como plataforma un ion de estroncio confinado mediante campos electromagnéticos. Es una tecnología consolidada, pero el uso que le dieron es lo que marca la diferencia.
Los físicos acoplaron el estado interno del ion —sus niveles de energía electrónica— a su movimiento oscilatorio dentro de la trampa. Mediante una secuencia de interacciones no lineales y mediciones intermedias cuidadosamente controladas, la función de onda resultante fue moldeada con una precisión hasta ahora difícil de alcanzar. No se trata de un refinamiento menor: el método no genera un único tipo de estado cuántico, sino que permite construir superposiciones arbitrarias de sistemas no clásicos diferentes. Los investigadores han demostrado, en la práctica, una caja de herramientas para diseñar arquitecturas cuánticas a medida.
Estados squeezed, trisqueezed y quadsqueezed: una nueva familia cuántica
Entre los estados producidos destacan los llamados estados comprimidos o squeezed, ya conocidos en metrología de precisión. El equipo fue más lejos y generó versiones más sofisticadas: los estados trisqueezed y quadsqueezed.
Estas configuraciones pertenecen a la categoría de estados no gaussianos, especialmente valiosas porque exhiben propiedades cuánticas más intensas y resultan mucho más difíciles de reproducir mediante métodos clásicos. Su complejidad las sitúa en un territorio experimental que hasta ahora solo existía sobre el papel.
Para verificar que los estados obtenidos eran genuinamente cuánticos, el equipo reconstruyó sus funciones de Wigner. Esta representación matemática permite visualizar sistemas cuánticos complejos y tiene una firma característica: la aparición de regiones negativas, algo que las distribuciones clásicas no pueden mostrar. Las nuevas estructuras no solo exhibieron esos valores, sino que alcanzaron niveles de negatividad superiores a los de numerosos gatos de Schrödinger convencionales con energías comparables.
Simetrías rotacionales y corrección de errores cuánticos
Además de esa negatividad elevada, los investigadores observaron complejos patrones de interferencia con simetrías rotacionales poco habituales. Entre ellas destaca una configuración de orden seis, que ilustra el nivel de control alcanzado sobre la geometría de estos estados.
Esas simetrías no son solo visualmente llamativas. Según los autores, determinadas disposiciones rotacionales podrían ofrecer mecanismos adicionales para detectar y corregir errores cuánticos, lo que resulta relevante porque la corrección de errores sigue siendo uno de los mayores obstáculos para construir ordenadores cuánticos funcionales. Cualquier perturbación externa puede degradar un cálculo cuántico; contar con estados que, por su propia geometría, faciliten identificar qué salió mal es una ventaja considerable. Todavía es una perspectiva teórica, pero la dirección que señala es prometedora.
Más allá de Oxford: aplicaciones y fronteras abiertas
Los autores subrayan que el método no está restringido a los iones atrapados. El mismo enfoque podría adaptarse a circuitos superconductores, pinzas ópticas, resonadores mecánicos e incluso nanopartículas suspendidas, lo que amplía considerablemente el impacto potencial del trabajo.
En metrología, estos estados podrían habilitar sensores capaces de detectar variaciones extraordinariamente pequeñas del entorno, con aplicaciones que van desde la detección de ondas gravitacionales hasta la navegación de precisión.
La perspectiva más ambiciosa apunta todavía más lejos. Si el método llega a aplicarse a sistemas progresivamente más voluminosos, podría ayudar a estudiar dónde termina el comportamiento cuántico y comienza la realidad clásica. Podría incluso abrir vías para explorar la relación entre la gravedad y la mecánica cuántica, uno de los grandes problemas sin resolver de la física moderna. Lo que comenzó como una paradoja filosófica sigue acumulando preguntas nuevas —y ahora también, respuestas experimentales.