La Decoherencia Quántica

10 Noviembre 2023

del Sitio Web NoticiasDeLaCiencia
 

 

La física quántica, con sus extrañas paradojas y fenómenos desconcertantes, ha desconcertado a los científicos durante más de un siglo.

 

En el corazón de esta teoría, se encuentra la noción de "coherencia quántica",

que es la propiedad fundamental de los sistemas quánticos que les permite comportarse de manera peculiar y a menudo contraintuitiva...

Sin embargo, a medida que profundizamos en la comprensión de estos sistemas, surge un fenómeno igualmente intrigante conocido como "decoherencia quántica".

 

Conozcamos cómo la interacción con el entorno lleva a la pérdida de coherencia quántica y la transición a la realidad clásica.

 

 

¿Qué es la Coherencia Quántica?

En la mecánica quántica, los sistemas se describen mediante funciones de onda, que representan la probabilidad de encontrar una partícula en un estado particular.

 

La coherencia quántica se refiere a la propiedad de estas funciones de onda de estar en superposición, es decir, la capacidad de una partícula para existir en múltiples estados al mismo tiempo.

 

Este fenómeno es ejemplificado por el famoso experimento del gato de Schrödinger,

donde un gato puede estar simultáneamente vivo y muerto hasta que se observe...

La coherencia quántica subyace a fenómenos como la interferencia y la superposición, que son fundamentales en el comportamiento de partículas subatómicas.

 

Sin embargo, esta coherencia es frágil y puede desvanecerse rápidamente cuando un sistema quántico interactúa con su entorno.
 

 

 

Decoherencia Quántica - La Interacción con el Entorno

La decoherencia quántica es,

el proceso mediante el cual un sistema quántico, inicialmente en un estado de superposición, pierde su coherencia y se comporta de manera más similar a un sistema clásico.

Esta pérdida de coherencia es el resultado de las interacciones con partículas del entorno, como átomos, fotones o moléculas.

Cuando un sistema quántico interactúa con su entorno, las fluctuaciones y colisiones con las partículas circundantes perturban su función de onda.

 

Estas interacciones inducen una "descoherencia", que hace que el sistema quántico colapse en un estado particular, perdiendo así la superposición quántica.

 

Como resultado, el sistema se comporta como una partícula clásica con un estado bien definido.
 

 

 

Ejemplo de Decoherencia Quántica - Doble Rendija

Uno de los ejemplos más emblemáticos de decoherencia quántica es el experimento de la doble rendija.

 

En este experimento, un haz de partículas, como electrones o fotones, se dispara hacia dos rendijas.

Cuando no hay interacción con el entorno, las partículas exhiben interferencia, pasando a través de ambas rendijas y generando patrones de interferencia característicos en una pantalla detrás de ellas.

 

Sin embargo, cuando las partículas interactúan con su entorno (por ejemplo, debido a la detección de cuál rendija pasaron), la interferencia se pierde y el patrón se vuelve clásico.

 

 

La Transición a la Realidad Clásica

La decoherencia quántica tiene profundas implicaciones en nuestra percepción de la transición entre el mundo quántico y el clásico.

 

La mayoría de los objetos macroscópicos a nuestro alrededor, como pelotas de tenis o lápices, están compuestos por billones de partículas cuánticas, pero parecen seguir leyes clásicas en lugar de comportarse de manera extraña y superpuesta.

 

La decoherencia quántica proporciona una explicación de por qué experimentamos el mundo en términos clásicos en lugar de quánticos.

A medida que estos sistemas macroscópicos interactúan constantemente con su entorno, la coherencia quántica se desvanece, dando paso a la "realidad clásica".

 

Esto no significa que la mecánica quántica sea incorrecta, sino que, en la práctica, para sistemas complejos, la coherencia quántica es efímera y rara vez observada en el mundo macroscópico...