El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

Cuántica sin fórmulas - El detector de bombas de Elitzur-Vaidman

En el último artículo de Cuántica sin fórmulas hablamos acerca del teletransporte cuántico. Como recordarás, si tu mente no fue dañada por su lectura, se trató de una entrada un poco deprimente, en el sentido de que destrozaba muchas de las concepciones más ingenuas sobre el teletransporte que suelen verse en películas y televisión. No es que sea por compensar, pero hoy haremos justo lo contrario: veremos un experimento en el que los efectos cuánticos sí nos permiten realizar algo que a primera vista parece imposible –y lo sería sin la cuántica, claro–, y que nos permitirá hincarle el diente a aspectos muy teóricos relacionados con la cuántica moderna en el artículo siguiente.

Aunque la entrada de hoy no es tan terrorífica como algunas anteriores en esta serie, es de las “puntillosas”. Requiere que explique –mal y pronto, como siempre– algunas cosas no relacionadas directamente con la cuántica pero necesarias para entender el experimento, y hay detalles varios a los que hay que seguirles la pista. No nos engañemos: por mucho que lo haya intentado, este artículo es bastante petardo, estoy seguro de que contraviene la Convención de Ginebra y sólo cuando finalmente lleguemos a la parte “cuántica” tendrá más interés. Si te sirve de aliciente, al final sí llegaremos a conclusiones de las que hacen arquear la ceja. Al menos, he tratado de ilustrar cada paso y detalle para que sólo te tires de los pelos lo necesario durante el planteamiento inicial.

Si recuerdas el teletransporte cuántico, una de sus claves era obtener información sin “medir” algo, de modo que no lo modificásemos. Hoy iremos mucho más lejos en este aspecto; mi intención es que no te sorprendan los argumentos, sino que te parezcan lógicos dentro de lo posible, mientras que a la vez la conclusión te haga maravillarte, como me sucedió a mí la primera vez que oí hablar del experimento de hoy. Hablaremos del detector de bombas de Elitzur–Vaidman y, dicho mal y pronto, conoceremos de la existencia y naturaleza de algo sin mirarlo.

Aunque posteriormente se ha realizado el experimento en la realidad, originalmente se trata de un experimento mental, similar a otros de los que hemos hablado en la serie, como el del gato de Schrödinger. Fue propuesto por primera vez en 1993 por los físicos Avshalom Elitzur y Lev Vaidman, y voy a intentar explicarlo de la manera más clara posible, paso a paso y haciendo énfasis en las cosas relacionadas con otros aspectos de la cuántica que hemos visto ya. Como tantas otras veces, te pido paciencia si al principio parece que no llegamos a ningún sitio, pero si no dejamos algunas cosas claras primero –aunque no sean el núcleo del experimento–, mal vamos a llegar a conclusiones lógicas, y no quiero partir de la base de que sepas óptica y lo que es un interferómetro, por ejemplo.

Elitzur y Vaidman

Avshalom Elitzur (izquierda) y Lev Vaidman (derecha) (imagen compuesta, originales de Tzahy Lerner y Yairm, CC 3.0 Attribution-Sharealike License).

Imagina, estimado y paciente lector de El Tamiz, que en una habitación subterránea, en total oscuridad –en un momento verás por qué– tenemos un conjunto de bombas de características muy peculiares. En primer lugar, hay dos tipos de bombas: las bombas falsas son inofensivas (no pueden estallar), y permiten el paso de la luz sin obstáculos, es decir, son transparentes. Las bombas reales, sin embargo, son extraordinariamente inestables: sólo hace falta que incida sobre ellas la más mínima cantidad de luz para que la absorban y exploten (un simple fotón basta para hacerlas reventar). Y, naturalmente (porque, si no, ¿qué gracia tendría todo esto?) ambos tipos de bombas son absolutamente indistinguibles entre sí hasta el momento de la explosión –o falta de ella–.

Es evidente que determinar si una bomba pertenece a uno u otro grupo es muy fácil: no hay más que exponerla a la luz. Si no explota es una bomba falsa, y si estalla es una bomba real. El problema con este sistema, claro, es que nunca podemos conseguir una bomba real, lista para explotar, sin hacer que estalle antes… porque la única manera de saber que es real es haciéndola estallar primero. Con lo que, con este sistema, acabamos con bombas falsas por un lado, y restos de bombas reales ya estalladas por el otro, algo muy poco eficaz porque, por razones que son irrelevantes para el experimento, supongamos que las bombas reales tienen un enorme valor. ¿Sería posible tener en la mano lo que sabemos que es, con absoluta seguridad, una bomba real… pero sin hacer que explotase?

A primera vista, esto parece imposible, ya que lo único que distingue unas bombas y otras es que unas explotan al recibir luz y otras no. De hecho, si la mecánica cuántica fuera un sueño y la newtoniana –e incluso la relativista– rigieran el Universo, nuestro dilema no tendría una solución satisfactoria. Sólo tenemos certeza si la bomba es falsa, o si la bomba ya explotó. La única solución válida sería la que obtuviera información sobre la reacción a la luz de una bomba… sin que le llegase un solo fotón de luz. Y Elitzur y Vaidman dieron con la clave de cómo hacerlo, empleando el concepto de la dualidad onda-corpúsculo.

Imagina que construimos el siguiente sistema –que es, básicamente, un interferómetro de Mach-Zehnder, pero parto de la base de que nunca has oído hablar de uno, así que no te preocupes si no lo conoces–. En primer lugar, disponemos de una fuente de luz, en este caso un láser de gran precisión con el que podemos emitir fotones uno a uno. Naturalmente, debemos ser cuidadosos con él, porque si un fotón emitido por el láser choca con cualquier bomba, y esa bomba resulta ser real, explota y la perdemos. Ya hemos descartado, desde luego, la solución trivial: apuntar con el láser a cada bomba en la habitación oscura, ya que entonces tenemos total seguridad de qué bomba pertenece a cada grupo… pero nos hemos quedado sin bombas reales. Primero, el láser (como siempre, disculpad los dibujos, pero uno tiene sus limitaciones):

Láser

A continuación del láser, ponemos un dispositivo un tanto peculiar, aunque muy empleado en interferometría: una superficie semiespejada. Suena raro, pero no es más que una lámina de vidrio, con uno de sus dos lados pintados con una capa muy fina de aluminio. La capa de aluminio tiene el grosor adecuado para que la mitad de la luz que recibe sea transmitida, y la mitad reflejada (o, en términos de partículas, de que un fotón que llega tenga un 50% de ser reflejado y un 50% de atravesarla). De esta manera es muy fácil dividir un haz de luz en dos perpendiculares con la mitad de intensidad cada uno, simplemente poniendo el espejo de la siguiente manera:

Semiespejo

En el dibujo he representado el aluminio en celeste y el vidrio en gris. Como ves, al llegar a la lámina, la mitad de la luz es reflejada y sale hacia arriba en el dibujo, y la mitad atraviesa el aluminio, entra en el vidrio refractándose, y sale por el otro lado en la misma dirección que el rayo original –aunque, por supuesto, no con la misma intensidad–. La construcción de la lámina semiespejada es cuidadosa, de modo que ambos rayos salgan perpendiculares el uno al otro, como en mi pobre dibujo.

Eso sí, algo más cambia en la onda luminosa o esto no tendría ninguna gracia. Aunque los detalles de esto se escapan al objetivo del artículo de hoy (que no es precisamente sobre óptica, aunque parezca lo contrario), permite que explique mal y pronto lo que nos afecta a nosotros sobre la reflexión y refracción de la luz en este semiespejo. Al reflejarse en la lámina de aluminio desde el aire, la onda luminosa “se da la vuelta”. Esto puede sonar a chino, pero básicamente quiere decir que, si la onda luminosa fuera como la onda que viaja por una cuerda, cada cresta de la ola se convierte en un valle, y cada valle en una cresta, como si fuera el “negativo” de la onda original (si sabes de ondas, la onda reflejada tiene un desfase de π respecto a la original):

Inversión

Uno de los aspectos curiosos de esta “inversión” de la onda al reflejarse es que sólo sucede cuando lo que hay al otro lado del aluminio es un medio con un índice de refracción mayor que el inicial. Es decir: si la onda va por el aire y se encuentra con el aluminio y a continuación el vidrio, al reflejarse se “da la vuelta”… pero si viene por el vidrio y se encuentra con el aluminio y detrás el aire, entonces la reflexión no altera en absoluto la forma de la onda. Como digo, curioso, pero estas cosas de óptica llevarían una serie en sí mismas (¡y seguramente algún día la reciban!), así que sigamos con lo que nos interesa ahora mismo.

La razón de que no te hayas dado cuenta de esto nunca, por cierto, es que a nuestro ojo le trae sin cuidado si la cresta está desplazada o no respecto a ninguna “posición original”. Sin embargo, si por alguna razón la onda original y la onda “invertida” se encuentran de nuevo, lo que sucede es lo mismo que sucedería en una cuerda en la que produjéramos esas dos ondas a la vez: cada punto sufre el mismo “tirón” hacia arriba y hacia abajo, con lo que no se mueve en absoluto. Este “sumar una onda y la onda invertida” se conoce como interferencia destructiva, y en el caso de la luz tu ojo sí podría detectarla, porque al cancelarse ambas ondas se produciría oscuridad:

Interferencia destructiva

Sin embargo, si sumamos una onda con otra idéntica a ella en vez de “dada la vuelta”, ambas contribuciones se suman y se produce una onda que es la suma de ambas, en lo que se llama interferencia constructiva:

Interferencia constructiva

Es posible, por lo tanto, dividir un haz luminoso en dos, y luego volver a juntar las dos “mitades”… y obtener un haz como el original (si conseguimos producir una interferencia constructiva), o simplemente oscuridad (si producimos una interferencia destructiva). Es importante además, para entender el resto del experimento mental, que comprendas una cosa: invertir una onda dos veces significa dejarla como estaba. Si reflejamos un haz de luz en una superficie de aluminio, se “da la vuelta”, pero si luego la reflejamos en una segunda superficie, se “da la vuelta otra vez”… ¡con lo que se queda como al principio!

Lo que nos importa a nosotros ahora mismo, por si toda esta explicación te ha dejado los pelos de punta, es que la onda que sale hacia arriba, al haberse reflejado, se ha “invertido”. En el dibujo, ya que no voy a ponerme a dibujar onditas dadas la vuelta o no, pongamos un “INV” en el haz de luz reflejado para representar ese hecho:

Semiespejo inv

Ahora bien, ¿le pasa algo similar a la otra parte de la onda original, la que atraviesa el aluminio y se refracta a través del vidrio? La respuesta es que sí, aunque en este caso, al atravesar el vidrio la onda es alterada de maneras más complicadas, de modo que no está justo “dada la vuelta”, sino desplazada en un factor que depende de la naturaleza del material, el grosor, etc. Las buenas noticias son que, en este caso, nos da exactamente igual lo que le pase a esa parte de la onda original, porque, como verás luego, siempre va a suceder lo mismo con lo que no hace falta conocer el detalle. Llamemos a la modificación de la onda original “VID” en los dibujos, ya que es la alteración producida al atravesar el vidrio, y listo:

Semiespejo inv vid

Sigamos entonces con la construcción de nuestro aparatejo. Arriba ponemos un espejo normal y corriente, para reflejar el rayo superior. En este caso no se trata de una superficie semiespejada, sino de un espejo de verdad, que refleja el rayo completamente. Eso sí, ¡recuerda!: ya que se trata de una reflexión, la onda se “da la vuelta”, es decir, se invierte de nuevo, lo que significa que se queda otra vez exactamente igual que al principio, pues ha sufrido dos inversiones (INV + INV es lo mismo que no hacer nada):

Semiespejo inv vid 2

Y pongamos otro espejo normal idéntico que desvíe el rayo inferior, de modo que se dirija hacia arriba. Una vez más, la reflexión produce “inversión”, pero en este caso no podemos cancelarla con otra igual, porque esta onda no ha sufrido una inversión, sino una modificación arbitraria, de modo que llevemos la cuenta de las dos modificaciones:

Semiespejo inv vid 3

¡Ya casi lo tenemos, ánimo! Pongamos ahora una segunda lámina semiespejada igual que la primera, de modo que esté justo donde se encuentran los dos haces luminosos, de la siguiente manera:

Elitzur Vaidman 1

Pensemos ahora juntos lo que le sucede a cada uno de los dos haces que llegan a la segunda lámina semiespejada. El rayo inferior se dividirá de nuevo en dos: la mitad se reflejará en el aluminio y saldrá hacia la derecha, con lo que sufrirá una segunda “inversión”. La modificación total de ese haz habrá sido VID + INV + INV, es decir, VID (porque INV + INV es dejarla como antes). La mitad que atraviese la lámina hacia arriba sufrirá una vez más la modificación debida al vidrio, es decir, VID, con lo que su modificación total será VID + INV + VID, es decir, INV + 2VID. Dibujemos esto antes de pensar en lo que le pasa al haz superior:

Elitzur Vaidman 2

El haz superior, como el otro, también se dividirá en dos mitades. Una de ellas atravesará la lámina y saldrá hacia la derecha. Al atravesar la lámina, su modificación será la correspondiente VID, con lo que su modificación total es simplemente VID. La otra mitad atravesará el vidrio, se reflejará en la lámina de aluminio y volverá a atravesar el vidrio para salir hacia arriba. Sin embargo, dado que la reflexión en el aluminio se produce en este caso no desde el aire, sino desde el vidrio, como hemos dicho antes, no hay inversión de la onda, y la reflexión la deja igual que antes. En lo que a nosotros respecta, esa onda atraviesa el vidrio (modificación VID), se refleja en el aluminio desde el vidrio (no hay modificación) y luego atraviesa de nuevo el vidrio hasta salir por arriba (modificación VID).

Por lo tanto, la modificación total de este haz que sale hacia arriba es 2VID. Representemos ambos haces resultantes de la división del haz superior, con sus respectivas modificaciones (los dibujo junto a los otros, aunque realmente se superpongan, para que puedas distinguir unos de otros):

Elitzur Vaidman 3

¡Por fin! Ya podemos ver qué diablos sucede al final. Aprovecho, por cierto, para felicitarte por tu tesón y paciencia si aún estás leyendo esto –no se lo confieses a amigos y familiares–. Si te fijas en el dibujo y tu cerebro aún funciona, verás que la situación no es igual a la derecha y arriba. A la derecha, ambos haces han sufrido la misma modificación total, con lo que son absolutamente idénticos y sufren una interferencia constructiva, de modo que por ahí sale bastante luz de nuestra construcción infernal.

Sin embargo, observa lo que sucede arriba: tanto un haz como el otro han sufrido la misma modificación debida al vidrio (2VID), pero uno está invertido respecto al otro. Por lo tanto, ahí arriba la interferencia es destructiva, y no hay absolutamente nada de luz. Si pusiéramos una pantalla en cada una de las dos “salidas” de nuestra construcción, la de la derecha brillaría, mientras que la de arriba permanecería oscura:

Elitzur Vaidman sin bomba

Todo esto viene perfectamente descrito por la física clásica, y hasta ahora no hemos utilizado la cuántica en absoluto. ¡Hasta ahora! Para empezar a introducirla repasando conceptos de hace tiempo, y antes siquiera de que nuestras misteriosas bombas entren en escena, mi recomendación es que releas –si no te acuerdas bien– el artículo sobre la dualidad onda-corpúsculo. Si te acuerdas de los heisenbérgicos miopes y el resto de barbaridades que allí se escribieron, piensa conmigo: ¿qué sucedería si nuestro láser emite un único fotón? ¿cuál de los caminos seguirá?

En este aspecto, este experimento se parece mucho al de la doble rendija de Young, y allí ya preguntamos, cuando lo realizábamos mentalmente con un único electrón: ¿por cuál de las dos rendijas viaja el electrón? Y la respuesta, ahora, es la misma de entonces, claro: nuestro único fotón recorre los dos caminos, pues se está comportando como onda. Si eres novato en la serie, o no tienes los conceptos frescos, puede que alces las manos y preguntes: “Pero, si uno de los dos caminos de salida brilla y el otro no por las interferencias, ¿con quién diablos interfiere ese fotón, si es el único?” Y la respuesta tiene que ser la misma que dimos en el artículo de la doble rendija: el fotón interfiere consigo mismo. Recuerda que la onda no está “compuesta por fotones que oscilan”, nuestro fotón es la onda.

El hecho de que haya un solo fotón no hace que se comporte únicamente como partícula y no como onda; lo que determina un comportamiento u otro, como sucedía con los heisenbérgicos, es qué tipo de experimento realizamos. Recuerda la doble rendija, que tal vez sea un experimento más intuitivo para resaltar este hecho: cuando permitimos que el fotón pase por los dos caminos, se produce la interferencia, y la luz se comporta como onda. Pero, si en algún momento introducimos un elemento que nos diga por cuál de los dos caminos ha pasado, entonces deja de producirse la interferencia y la luz se comporta como un fotón de naturaleza corpuscular. Y, aunque repita lo que dije entonces, no es posible diseñar un experimento en el que ambas naturalezas se muestren a la vez. Disculpa si ya tenías esto claro, pero es totalmente esencial para entender el detector diseñado por Elitzur y Vaidman.

Lo que quiero que tengamos muy clarito es lo siguiente: cuando ponemos en marcha nuestro láser en el interferómetro que hemos construido, y el láser dispare un único fotón, la lámina de la derecha se iluminará y la de arriba no, porque da igual que haya un fotón o cinco millones, el comportamiento es ondulatorio. Será, por supuesto, un brillo brevísimo, pero detectable. Hasta aquí, ningún problema. Pero veamos qué sucede si ponemos una bomba en el escenario, porque para eso llevamos aquí todo este tiempo construyendo el interferómetro.

Supongamos que introducimos una bomba en el aparato, de la siguiente manera:

Detector 1

Lo que suceda entonces cuando nuestro láser emita un fotón, naturalmente, depende de si la bomba es real o falsa, aunque eso no lo sabemos al introducir la bomba en escena, claro. Veamos qué pasa si la bomba es de las falsas, con lo que deja pasar la luz sin absorberla y, por supuesto, sin explotar.

Lo que sucedería entonces es lo mismo que sucedía cuando no había bomba. Puesto que nuestra bomba “de pega” no altera la luz que le llega, la onda puede seguir viajando por los dos caminos –superior e inferior– sin problemas, interfiriendo consigo misma al llegar a las salidas, y produciendo el mismo efecto. De modo que, si la bomba es de pega, seguiríamos viendo exactamente lo mismo que cuando no la había, es decir, un destello de luz en la pantalla de la derecha y nada de nada en la de arriba:

Detector falsa

Si te fijas, en este caso la luz sigue comportándose de forma ondulatoria, y nos es imposible saber por cuál de los dos caminos ha recorrido el interferómetro. De hecho, la respuesta a esa pregunta es “ambos”. Y, aunque ahora seguiremos con el otro caso, recuerda que no es lo mismo decir “si la bomba es falsa, necesariamente brilla la pantalla de la derecha” que “si brilla la pantalla de la derecha, necesariamente la bomba es falsa”. Antes de sacar conclusiones así tenemos que ver si, de ser la bomba verdadera, esa pantalla no brilla. De modo que pensemos en qué sucederá si la bomba es verdadera.

En ese caso, si el fotón emitido por el láser llega a la bomba, ésta lo absorberá y explotará. Es decir: ahora estamos poniendo un “detector de fotones” en uno de los dos caminos. Es como si, en la doble rendija de Young, pusiéramos un detector en una de las rendijas pero no en la otra. Ahora ya no da igual qué camino recorre el fotón, y se pone de manifiesto la naturaleza corpuscular de la luz: tenemos que pensar en el fotón como partícula, y en probabilidades en vez de interferencias.

El fotón sale del láser, y se encuentra con la primera superficie semiespejada. Allí debe elegir un camino al azar; tendrá un 50% de probabilidad de salir por arriba, y otro de salir hacia la derecha. Supongamos primero que sale por arriba, con lo que rebota en el espejo de arriba y se encuentra con la bomba. ¡BOOOM! Fin del experimento:

Detector verdadera 1

En este caso no brilla ninguna de las dos pantallas, claro. Y hemos “detectado” el tipo de bomba con total seguridad… pero, claro, no hemos conseguido nada digno de mención, porque la bomba ha estallado y lo mismo hubiéramos conseguido simplemente exponiéndola a la luz. ¡Pero ésta es sólo una de las posibilidades para el fotón! Sigamos. La otra posibilidad es que el fotón hubiera salido por el camino de la derecha, en cuyo caso rebotará en el espejo de la esquina inferior derecha y saldrá hacia arriba, hasta encontrarse con la siguiente superficie semiespejada. Allí tiene dos opciones, ambas con un 50% de probabilidad: o bien rebota en el aluminio y sale hacia la derecha, o bien atraviesa la lámina y sale hacia arriba. La primera opción resulta en esto:

Detector verdadera 2

Observa que lo que observaríamos es exactamente lo mismo que cuando la bomba era falsa. Con lo que, como ya avisé entonces, el hecho de que la pantalla de la derecha brille no quiere decir que la bomba sea falsa necesariamente: puede que la bomba sea falsa, o puede que la bomba fuera verdadera y que el fotón siguiera el camino marcado en esta figura, algo que sucederá un 25% de las veces (50% elige el camino de la derecha en la primera lámina, 50% de esas veces elige el camino de la derecha otra vez en la segunda lámina). Así que, si la lámina de la derecha brilla, ¡ojo! la bomba puede ser verdadera o falsa, no lo sabemos.

Finalmente, la otra mitad de las veces el fotón saldrá hacia arriba atravesando la lámina, con lo que veremos esto:

Detector verdadera 3

Sí, ahora sí, hemos llegado a la meta, y espero convencerte de la maravilla que hemos conseguido. Si la bomba es verdadera, ya hemos visto que un 50% de las veces estallará, un 25% de las veces no estallará y brillará la pantalla de la derecha… y un 25% de las veces no estallará y brillará la pantalla de arriba. Pero, si la bomba era falsa, la pantalla de arriba no brillaba jamás, pues se producía la interferencia destructiva en ella, y sólo brillaba la de la derecha.

De modo que, si brilla la pantalla de arriba, tenemos una bomba verdadera e intacta en el detector. Ya sé que el sistema no detecta todas las bombas verdaderas, y que nunca estamos seguros de que las falsas lo sean. Pero hemos detectado la bomba verdadera sin que el fotón la toque jamás. Si en la pila de bombas hubiera, por ejemplo, 20 bombas verdaderas, acabaríamos con 5 bombas verdaderas sin explotar en la mano.

Perdona si insisto, pero es que es algo tan apabullante que no lo puedo evitar: hemos detectado la naturaleza de la bomba verdadera sin “mirarla”. ¡Un brindis por Elitzur y Vaidman, señores! Menudo ingenio, y menudo experimento mental. Este tipo de medición suele denominarse “medición sin interacción”, aunque el nombre es algo confuso. Lo fascinante del asunto es que pensábamos que la única manera que hay de saber si una bomba verdadera era hacer incidir un fotón sobre ella… pero no hemos hecho incidir ningún fotón sobre ella, y sin embargo sabemos que es verdadera con absoluta certeza.

Esto ya ha sucedido antes en la serie: la naturaleza “borrosa” del Universo hace que de algunas cosas de las que, de acuerdo con la mecánica clásica, deberíamos estar completamente seguros, ya no podamos estarlo… pero, al mismo tiempo, obtenemos certezas que antes nunca jamás podríamos obtener. Qué irónica es la vida a veces.

Sólo un año después del planteamiento teórico de Vaidman y Elitzur, un grupo de físicos (Anton Zeilinger, Paul Kwiat, Harald Weinfurter y Thomas Herzog) construyó un “detector de bombas” que utilizaba este concepto –aunque, por supuesto, no detectaba la presencia de bombas sino de espejos… y el experimento funcionó: detectó la presencia de los espejos sin que le llegase luz alguna (si quieres leer una descripción detallada del experimento, el enlace está al final del artículo). Dicho de otro modo, esto no es una elucubración de seres perturbados, sino que ha sido comprobado experimentalmente.

Lo que nos lleva al “elefante en la habitación”: ¿cómo rayos se come que pueda medirse algo sin interaccionar con él? Si el fotón que llega a la pantalla de arriba en nuestro caso no ha interaccionado de ningún modo con la bomba, ¿por qué se comporta de manera diferente cuando la bomba está ahí?

Las preguntas más filosóficas, si nos paramos a hacérnoslas, se multiplican. ¿Es posible que la bomba y el fotón que nunca la toca sino que llega a la pantalla de arriba sí estén interaccionando de alguna manera? Pero, si nuestro interferómetro no tuviera unos pocos centímetros de tamaño sino que fuese del tamaño del Sistema Solar, de modo que el fotón nunca estuviera a menos de cien millones de kilómetros de la bomba, ¿cómo puede alterar el fotón su comportamiento dependiendo de si hay bomba o no? Si aceptamos que es posible esa alteración a distancias arbitrarias y de manera instantánea, estamos desterrando la concepción de localidad, algo que ya hemos mencionado alguna vez en esta serie.

Otra pregunta es, ¿tiene sentido hablar de la naturaleza de una bomba con la que nunca hemos interaccionado? ¿No habíamos quedado, desde Heisenberg, en que si no lo “vemos” no tiene sentido hablar de ello? Renegar de la naturaleza de la bomba independientemente de nuestra medición es descartar la idea de realismo –la idea de que existe una realidad independiente de su observación–, algo de lo que también hemos hablado varias veces en El Tamiz. Tanto una cosa como la otra, como ya sabes si eres “habitual”, incomodaban seriamente a Einstein, y nunca cejó en su empeño de defender localidad y realismo.

Cuando Elitzur y Vaidman propusieron su experimento, estas preguntas llevaban muchos años planteadas y un físico en particular, el genial John Stewart Bell, elaboró uno de los teoremas más importantes de la cuántica tratando de responderlas. De ello hablaremos en el próximo artículo de la serie, cuando le hinquemos el diente al Teorema de Bell. Que Dios nos ampare, a vosotros y a mí.

Para saber más (todos en inglés, lo siento pero es lo que hay):

Ciencia, Cuántica sin fórmulas, Física

110 comentarios

De: Fernando-C
2010-07-21 13:17:59

Flipante.
Un brindis por lo bien que has expuesto el experimento de las bombas, aunque ya lo había leído antes, no lo había captado tan bien como ahora, dejando aparte el que no me lo acababa de creer. Y la peor noticia es enterarme de que incluso lo han llevado a la práctica.
Como muy bien señalas, si aceptamos las consecuencias últimas del experimento -y este ya no es sólo mental como el del gato de Schrodinger - tenemos que desprendernos tanto de las nociones de localidad como de la de realismo. Me siento como si me hubiesen robado los principios más fundamentales necesarios para mantener un mínimo equilibrio mental.


De: Pedro
2010-07-21 13:24:20

Fernando, una teoría cuántica completa no necesita necesariamente cepillarse las dos cosas (localidad y realismo)... pero mejor lo dejamos para el siguiente artículo, que de eso trata :)


De: jaume
2010-07-21 13:27:50

Magnífico.
Siempre que leo cosas de física cuántica me pregunto ¿Encontrará alguien una solución clásica/intuitiva a esto?
Y si lo encuentra imaginaos el cachondeito entre los estudiantes del futuro "A finales del siglo XX y principios del XXI estaban pirados, ya les vale con todo aquello de la física cuántica y el gato que está vivo y muerto a la vez..."
Lo mismo me pasa con la materia oscura... hay que reconocer que es un poco incomodo.
Pero bueno, así se avanza en ciencia, hasta que no tengamos mejores teorías tenemos que usar estas, que se ajustan a los experimentos, por cierto.

Otra cosa, hay una frase que no entiendo:
"Este 'sumar una onda y la onda invertida' se conoce como interferencia destructiva, y en el caso de la luz tu ojo sí podría detectarla, porque al cancelarse ambas ondas se produciría oscuridad:"
¿No debería decir que el ojo no detecta la onda? Si hay interferencia la onda desaparece ¿No?

Como siempre, muchas gracias por ayudarnos a entender mejor todo esto.

Saludos.
jaume


De: J
2010-07-21 13:29:05

¡Que grande!

Aunque conocía el interferómetro, nunca pensé en usarlo para otra cosa que para hacer interferir ondas.

Lo que me lleva a una pregunta, que no es sobre la cuántica, sino sobre el interferómetro. Supongamos que el láser del principio es de 1W. Montamos el interferómetro, sin bomba ni nada. Supongamos que los semiespejos son de 50%/50%. Supongamos también que el efecto del vídrio es despreciable, así que no seguiré la pista de los VID.

En tus dibujos no has puesto unidades, pero con esta suposición es fácil ver que tras el primer semiespejo, lo que tenemos es 1/2INV hacia arriba y 1/2 hacia la derecha. Rebotan y tenemos 1/2 en horizontal hacia la derecha y 1/2INV en vertical hacia arriba.

Tras el segundo semiespejo tenemos que hacia arriba va 1/4+1/4INV, es decir 0. Hacia la derecha tenemos 1/4 + 1/4 = 1/2.

Es decir, de nuestro láser de 1W nos quedan 0,5W, los otros 0,5W han desaparecido, interfiriendo consigo mismos. A la mierda el principio de conservación de la energía. ¿Quién se ha llevado mi medio vatio?

La pregunta nos la planteó un profesor en la carrera, y menos mal que no la acabó poniendo en el examen, porque aún hoy sigo sin estar seguro de la respuesta. Siempre sospeché que tenía que ver con el hecho de la onda se propaga, así que para obtener su energía hay que integrar en el tiempo Y en el espacio. Es decir, lo que tenemos hacia arriba, es una onda estacionaria, como la que se estudia al rebotar la onda de la cuerda en la "pared", pero su energía no es nula. ¿Ando muy desencaminado?

Lo de que ahora obtenemos certezas que antes nunca jamás podríamos obtener se va acercando ya a las comunicaciones más rápidas que la luz que "describías" en el artículo de la antigravedad. ;-) Chiste aparte, el romper el principio de localidad abre la puerta a más y mejor ciencia-ficción.


De: Mazinger
2010-07-21 13:36:12

Asombro, confusión, curiosidad... No sé decir que adjetivo se ajusta mejor a mi estado mental después de haber leído el artículo. Saber que hay resultados experimentales que corroboran el contenido del artículo me ayuda a aceptar que, en cuántica, las cosas son así. Pero... ¡¿como?!

Es más fácil (es un decir) de digerir el experimento de Young porque, al fin y al cabo, el sensor colocado para determinar cual es la rendija por la que pasa la partícula está "atacando" a la propia partícula que pasa a través de las rendijas. Así cabe suponer que la propia medición sobre la partícula afecta de algún modo a su comportamiento.

Sin embargo en este experimento, ni siquiera se mide directamente el fotón. Salvo, claro está, que los espejos que "atraviesa/rebota" cumplan esa función, algo que no tengo claro. Pero si no es así y además introducimos la suposición de la que hablas de que los espejos estén separados unos de otros millones de km. ¡¿Cómo es posible que el fotón varíe su comportamiento porque a millones de km haya un objeto con el que podría (condicional) haber intereaccionado?! ¿Adiós localidad? Porque si le digo adiós al realismo me voy directo para el manicomio y solicito mi ingreso voluntario. Y eso que prescindir de la localidad ya es bastante, pero prefiero pensar que la "realidad no está localizada" a que... "¿no esté?". Diablos, qué malos ratos nos haces pasar, Pedro, ¿seguro que esto no es ilegal? Voy a ver si consigo ir cerrando la boca.

La serie vuelve a tomar el cariz teoórico-filosófico que tanto me gusta. Espero que no se demore mucho ese artículo sobre el Teorema de Bell.

Felicidades Pedro.


De: Cuántica sin fórmulas – El detector de bombas de Elitzur-Vaidman
2010-07-21 13:48:09

[...] Cuántica sin fórmulas – El detector de bombas de Elitzur-Vaidman eltamiz.com/2010/07/21/cuantica-sin-formulas-el-detector-de-...  por mezvan hace 3 segundos [...]


De: Pablo
2010-07-21 15:43:48

Es especialmente interesante interpretar este sistema en términos de la interpretación causal de deBroglie-Bohm...

Este tipo de experimento es el que desencadena todas las críticas a esta interpretación que hablan de "trayectorias surrealistas".
http://www.springerlink.com/content/r8678545j841t29k/

Muy bueno el artículo, felicidades.


De: Juan Carlos Giler
2010-07-21 17:10:31

Menudo artículo.... Gracias por explicar de un modo tan bueno que los que no tenemos muchas bases de los temas expuestos, los entendimos sin ningún inconveniente (exeptuando los cientos de preguntas adicionales que -creo- todos tenemos).
Gracias !!!!


De: Patriot
2010-07-21 20:20:07

Salud!
me uno al brindis. ya pueden quitarse sus batas blancas.
genial, genial, al final terminé dando trompicones para tratar de digerir esos conceptos filosóficos.

Profe, no es que este del lado de Einstein y compañía, estoy de todos lados, solo quiero aprender. Pero me re-surge una duda: Será acaso que hay algo que no estamos viendo? quizá exista alguna variable que se nos escapa, algún pequeño "fleco" no superado. será posible que exista una información adicional que está ahí y que no estamos viendo?

a lo entendido, verlo o no, ya no es tan determinante para saber si importa o no. Eso si, que si esta afirmación es verdadera, creo que deberíamos reabrir una discusión acerca de la temperatura más alta y las unidades de Planck.


De: Khudsa
2010-07-21 20:54:22

Bravo! Mi cerebro, por fortuna, sigue intacto y con ganas de más.

Enhorabuena Pedro!


De: Pedro
2010-07-21 21:07:49

J, es algo que siempre sale al hablar de interferómetros (y, si no sale, es que los alumnos no son espabilados y el profesor es vago) ;) No es el asunto del experimento, y mis dibujos no tratan de detallar qué parte de la energía va a cada sitio, pero los tiros no van por donde dices. No es que haya una onda estacionaria, es que la interferencia destructiva en un camino va siempre acompañada de la constructiva en el otro, y la energía se va por la constructiva. Si haces el cálculo con amplitudes y sumas las ondas para obtener las interferencias --por ejemplo, con ondas armónicas para que sean sencillas-- verás que toda la energía se va, en este caso, por el camino de la derecha. Y, si lo hicieras "cuánticamente", verías que la probabilidad de los fotones de salir por arriba es nula, y por la derecha es 1.

Pero eso mejor lo dejamos para un bloque de óptica :)


De: Pedro
2010-07-21 21:11:05

Khudsa, de vez en cuando asomas la cabeza, y no sabes lo contento que me pongo de saber que estás ahí :)


De: Khudsa
2010-07-21 22:18:31

Me vas a poner "colorao"!


De: Argus
2010-07-21 22:38:11

Estoy con Patriot, que hay algo que no estamos viendo. Hemos desarrollado modelos que funcionan hasta ahora (ondas senoidales, corrientes "físicas" para explicar electricidad y magnetismo, etc...).

Así podemos "entender" y cuadrar algunos resultados, pero ahora se pone de manifiesto que esto son sólo modelos que sirven en un cierto ámbito. Pero la realidad no ES así.

Tendremos que encontrar nuevos modelos que expliquen experimentos como este, sin suponerle al fotón los poderes adivinatorios que parece que posee.


De: Floc
2010-07-21 22:44:44

Y aun no han quemado a nadie por todo esto? Aun estoy digiriendolo.

Repito la duda que deje en otra entrada (supongo que no la llegaste a leer)
Antes que nada, felicitarte por la serie.

"Has dicho que existen maneras de detectar el hecho de que los fotones que recibes ya no están entrelazados con nada. ¿Esto no se puede usar para transmitir información de manera instantánea? Por ejemplo, tu tienes 3 cuantejos y yo sus 3 cuantejos entrelazados correspondientes. Determinamos que si un cuantejo aun esta entrelazado cuando lo observo, es un 1, sino, un 0. Para transmitirte la tira de bits 101 tendría que darle de comer al segundo cuantejo y al resto no. Tan solo faltaría que tu hicieras una de esas pruebas para determinar si siguen entrelazados y sacarías el 101. Supongo que la respuesta es que no, algo falla. ¿Pero el qué?"


De: Brigo
2010-07-21 22:52:44

Cuando Pedro comienza un artículo diciendo que será un truño es que la cosa promete :-D

Me resulta, por otro lado, curioso que los enlaces sean en inglés. ¿Tan avanzados vamos? XD


De: Rlopezcano
2010-07-22 07:47:21

Pedro, una preguntilla que supongo absurda, pero bueno:

En unos cuantos artículos de esta serie, sobre todo cuando hablas de estados cuanticos, pones la coletilla "si la cuantica es completa, un autoestado contiene...."

Pero la cuantica no puede ser completa. Me explico.

Como mínimo debe existir una teoría superior, que podemos llamar gravedad cuantica, que aune la relatividad y la cuantica, puesto que ambas teorias deben poder convivir. Asi que nuestra cuántica no puede ser una teoria completa. En todo caso, un autoestado que tiene en cuenta la relatividad y la cuantica contendría todo lo que se puede conocer de la partícula.

Si? No? Castigado 3 dias sin leer el Tamiz?

Un saludo


De: El Espejista
2010-07-22 10:04:01

Hola buenas,

De entrada decir que estoy encantado con este sitio web, hace poco que lo he descubierto y me he enganchado cosa mala.

Decir también que el nick que estoy usando no es cachondeo con respecto a este artículo, es un nick que uso desde hace años por mi afición a la estereoscopia -que a dia de hoy no va más allá que la creación de algunas diapositivas a partir de entornos 3D proyectadas con la técnica de filtros de polarización- pero que por el contenido del artículo me ha animado a escribir un comentario.

Soy un aficionado a conocer ciencia pero "sin formulas" y a la diletancia respecto a ello, y leyendo el artículo y esperando haber entendido todo lo expuesto ahora relacionado con la cuántica me ha venido una pregunta a la mente, espero Pedro no estar equivocado en mis premisas, si lo estoy mandame unos fotones de más a ver si así me aclaro.

Entiendo que en la dualidad onda-corpúsculo no significa que las partículas se comporten como ondas si no que hay una onda que es la partícula, es decir, tampoco es una onda que se convierte en partícula.

Entonces, una pregunta, esta onda, se sabe o se ha pensado que es? porque energia no es verdad?, solo la transporta entiendo yo. O tal vez no he entendido el tema de la onda y solo es una representación matemática?

Y la idea pajara que tengo leyendo el artículo (fijo que es una pajarada, pero la expreso por si suena la flauta).
La "bomba" (o espejo en los experimentos) o los detectores en el experimento de la rejilla, tambien deben tener su función de onda a nivel cuántico -creo- ¿podria ser que las ondas del foton y del detector interactuaran de algún modo cuyo resultado sea el que observamos? Me explico, lo que he pensado que podria ser es que el fotón como partícula no "adivina" la presencia de la "bomba" si no que la onda que es la "bomba" y la onda que es el fotón se relacionan de algún modo, se "ven" pero no como partículas con lo que observamos es que no se "ven".

En fin, por ideas majaras que no falte al menos para descartarlas y aclarar conceptos, espero haber aportado algo más que simple divagación.

saludos a todos y gracias -y felicidades- Pedro por este esfuerzo divulgativo, considero importante ante la especialización del conocimiento en todos los campos que se pueda compartir para estar al dia y entender mejor la "realidad" en la que vivimos.

El Espejista ;)


De: Pedro
2010-07-22 10:06:00

Floc, lo siento, no recuerdo esa pregunta así que supongo que en su momento se me pasó... Si entiendo bien el sistema, creo que no puede usarse para transmitir información porque el acto de ver si un cuantejo está entrelazado o no (al hacerlo con cosas de la vida real, como fotones), rompe el entrelazamiento. De modo que ¿cómo sé cuándo mirar si lo has roto o no? Si lo hago antes de que lo rompas, lo rompo yo, con lo que no conseguimos nada, salvo que nos pongamos de acuerdo en hacerlo en un momento determinado, pero entonces la transmisión de información realmente comienza cuando nos ponemos de acuerdo en el momento de que yo mire, y no hay instantaneidad ni mucho menos (porque ese "ponernos de acuerdo" tiene que producirse con canales clásicos de transmisión de información).

Brigo,

Cuando Pedro comienza un artículo diciendo que será un truño es que la cosa promete :)

Claro, es que esos avisos son para el gran público, es decir, las personas normales... ;)

Me resulta, por otro lado, curioso que los enlaces sean en inglés. ¿Tan avanzados vamos? XD

No, más bien tan retrasada va la red en castellano/catalán/etc., desgraciadamente :P No lo decía por decir en el artículo: alguien realmente debería ponerse a crear el artículo correspondiente, basándose en el que hay en inglés y los enlaces adicionales. Un mero esbozo de info es mejor que nada, y realmente no hay nada ahora mismo; tampoco lo he encontrado en catalán, y me imagino que no lo habrá en otros idiomas. Yo no me voy a poner a hacerlo, porque soy demasiado egoísta y no tengo mucho tiempo, pero no tengo problema en ayudar en lo que sea menester.

Rlopezcano, lo de "completa", al hablar de cuántica, no suele significar "teoría última que no puede ser superada y que explica el Universo entero". Como dices, eso no existe y somos conscientes de ello. Al decir "completa" al hablar de estados me refiero a "no existen variables ocultas en el estado físico que no estemos teniendo en cuenta", algo que sí es posible que se dé ya... o puede que no.

Gracias a todos por los comentarios, y disculpad los daños psicológicos :)


De: Rlopezcano
2010-07-22 10:27:27

Ah vale, te entendía malamente.

Muchas gracias por la respuesta


De: Mazinger
2010-07-22 10:34:32

@El Espejista.

Lo único que tengo claro sobre la función de onda es que matemáticamente representa toda la información que se puede reunir sobre un objeto cuántico y que sólo se concreta una vez se mide.

Lo que sea en el mundo real eso que llamamos matemáticamente función de onda soy incapaz de imaginarlo. Porque lo de ondícula está muy bien, pero es como comer helado de chorizo, algo inconcebible. Puedo imaginar una onda y una partícula, porque tenemos experiencia más o menos directa de todo eso. Pero todo a la vez... me parece que no.

Yo ya he puesto el concepto de "función de onda" u "ondícula" en la misma categoría que el infinito, la eternidad o el espacio de n dimensiones, es decir, en la categoría de aquellos conceptos que somos capaces de manejar (incluso muy rigurosamente), pero que sin embargo no podemos representarnos.


De: Pedro
2010-07-22 11:23:20

Mazinger, http://www.lavozdegalicia.es/vigo/2008/10/16/00031224150248516553287.htm :)


De: El Espejista
2010-07-22 11:52:39

@Mazinger

Ok, leyendo ahora más he visto que me estaba perdiendo con la "función de onda". La idea de considerarla como algo abstracto tipo infinito me aclara un poco lo que es, al menos me la situa mentalmente.

Algo que me gustaria tener claro también es la "Decoherencia" por ahora lo que he podido entender es que vendria a ser el colapso de estas funciones de onda cuando muchas de ellas interactuan y que de hecho es el fenomeno que conforma la realidad, pero más allá ni idea.

Pués gracias por aclararme, seguiré por aquí leyendo - o divagando si me da el ataque.


De: Angel
2010-07-22 13:54:03

Mazinger: y da gracias a que a Schrodinger se le ocurrió lo de la función de onda. Porque imaginate representar todo esto como una matriz de infinitas dimensiones ;-)


De: Floc
2010-07-22 14:43:06

Pedro, pero se podría idear un protocolo "clockeado". Cada x tiempo se comprueban unos bits de control que indiquen si hay información o no valida en el canal de datos. O que la señal de control llegue por un sistema convencional. El tiempo mínimo de transmisión seria el del sistema mas lento, pero si la cantidad de datos a comunicar fuera muy grande el tiempo se reduciría notablemente.
Sigue existiendo el inconveniente de que la cantidad de datos transmitida es limitada y que periódicamente se tendría que conseguir "combustible", pero valdría la pena, no?


De: Hawkman
2010-07-22 20:39:15

Para mí lo importante de este análisis es el estudio del fotón como partícula, pues es ahí donde se obtiene un resultado. El problema es que si usamos bombas falsas carecemos de la posibilidad de hacer este análisis (es un experimento ondulatorio). En definitiva, no veo que tu conclusión este fundamentada, pues no veo que esté descartado la existencia de varibles ocultas en tu análisis (el problema es que son ocultas, y quizás por eso irrelevantes).

¿Por que está excluida la posibilidad de que el fotón como partícula también siga los dos caminos, y que la limitación al hacer un experimento corpuscular se da en la medición del resultado? (Existen las dos posibilidades -que el foton siga los dos caminos al igual que como onda- siempre, pero solo puedes medir una cada vez).

¿En ese caso, la probavilidad sería diferente a la obtenida?


De: sorrillo
2010-07-22 23:10:53

Mazinger, dices:
"Pero si no es así y además introducimos la suposición de la que hablas de que los espejos estén separados unos de otros millones de km. ¡¿Cómo es posible que el fotón varíe su comportamiento porque a millones de km haya un objeto con el que podría (condicional) haber intereaccionado?! ¿Adiós localidad?"

Que me corrija Pedro pero desde el punto de vista del fotón las distancias serían irrelevantes. No tiene masa y se mueve a la velocidad de la luz, por lo que para el fotón no existe el tiempo.

Desde el momento en el que se crea hasta el momento en que se destruye no pasa ninguna fracción de tiempo para él.

Por lo tanto si tuviera que tomar una "decisión" (dándole intelecto, claro está :-) ) tanto le da si el objeto con el que debe interactuar está a pocas micras o a millones de kilómetros.


De: Mazinger
2010-07-23 08:43:36

@Sorrillo.

Quizás tengas razón (mi física no me da para combatir tu argumento), pero seguramente se podría idear un experimento similar utilizando electrones u otra clase de partículas con masa y los resultados serían similares (quizás habría que cambiar el modo en que se detectan al final, pero bueno). Para estas partículas si sería relevante el tiempo.


De: Mazinger
2010-07-23 08:54:09

@Pedro

¡Acabo de seguir tu enlace! ¡Rediós! ¡Helado de chorizo con beicon...! ¡¡¡¿¿¿Pero es que los heladeros también "juegan a los dados"???!!!

No, no... no puedo creerlo, y si existe semejante aberración no seré yo quien la pruebe... Ahora lo veo claro, no es la localidad, es el realismo lo que hay que tirar... Porque esto no puede ser cierto.


De: chamaeleo
2010-07-23 11:10:38

Hay una cosa que no estoy seguro: ¿el fotón que se detecta en la pantalla al final es el mismo que salió del láser? ¿o al rebotar en un espejo o refractarse en el vidrio, lo que ocurre es que se absorbe el fotón original y sale un fotón nuevo?

Debo entender que el fotón no interacciona con el espejo ni con el vídrio, porque de lo contrario, estos mismos actuarían como detectores y colapsarían la función de onda del fotón. Pero si no interaccionan con el fotón, ¿porqué cambia su comportamiento? Hay algo que no me cuadra.

Por otro lado, me hace gracia ver cómo los científicos tratan de buscarle las cosquillas a la mecánica cuántica mediante experimentos sumamente ingeniosos; y ver cómo la escurridiza mecánica cuántica siempre sale airosa de los embites (aunque haga falta saltarse otras leyes de la naturaleza), como si se riera de nosotros y nos dijera en nuestra cara "a que no me pillas, jajajaja".


De: Hawkman
2010-07-23 11:19:58

A ver si esto es correcto.

Cuando el fotón pasa por el primer semiespejo, tenemos dos posibilidades que vaya en vertical y/o en horizontal. Sería acertado considerar el estado del fotón como 1/2 vertical+1/2horizontal. En tal caso si por simplifincar consideramos que la bomba es verdadera, y analizamos el resultado final (resultado vertical del segundo semiespejo) tendríamos que ese resultado corpuscular (que haya luz o no) es el colapso de función de onda, el resultado tras medir (por medida supongo que nos referiremos a que la bomba sea real). Lo que digo es que el estado 1/2vertical+1/2horizontal (del primer espejo) es lo mismo que 1/2luz o 1/2 no luz, considerados ahora por separado pero entrelazados. Con lo que digo que si la bomba es real siempre explota, solo que medimos solo una de las dos opciones.

De todas formas me volveré a leer la serie...


De: Pablo
2010-07-23 21:26:10

Hola a todos. Hace ya bastante tiempo que sigo el tamiz, aunque nunca habia comentado. Este artículo me ha parecido tan interesante que quería dejarlo aquí por escrito. Nunca decepcionan los artículos de Pedro, pero el de hoy creo que se lleva la palma ^^ Felicidades. Espero ansioso el teorema de Bell.


De: azzurro
2010-07-23 22:46:40

Yo me enteré de este experimento leyendo "Los conejos de Schrödinger" de Colin Bruce.
Por cierto si alguien más lo tiene, que se ponga en contacto conmigo: mi ejemplar tiene 4 páginas en blanco y me gustaría leerlas.
Salvo que las letras de mi ejemplar se hayan ido a un universo paralelo...ayayayay.


De: Josecb
2010-07-24 21:05:52

El experimento de la rendija me puede, y en este caso se pone todavía más en evidencia la contradicción, ya que ni siquiera se llega a interaccionar con el "medidor" (la bomba).

¿Por qué por el mero hecho de poner la bomba ya no se comporta como onda? Entiendo todos los efectos resultantes, pero no el por qué ocurre eso.

¿No sugiere eso acaso la existencia de las temidas "variables ocultas"? Es decir, lo que determina el comportamiento del fotón (la bomba) debe interaccionar con él de alguna manera, ya que sino para él no existiría.

Esto nos lleva a la siguiente pregunta que planteas, si realmente no hay variables ocultas y no ha interaccionado de manera alguna con nada la diferencia entre la bomba y "la nada" es inexistente.

Esto plantea el problema de que si se ha iluminado la pantalla de arriba sabemos que ahí debe de haber algo, porque si no jamás se hubiera iluminado. Sin embargo volvemos al problema del principio de que para que se comporte como onda o como corpúsculo tiene que interaccionar de alguna manera con el detector (o eso opino yo) porque si no interacciona para el fotón no existe el detector.

Me voy a cenar, que este tema ya me está rayando xD.

Sigue así, Pedro, aunque algunos artículos (pocos por suerte) no los llegue a entender del todo al menos te hacen pensar, que no es poco.

Saludos


De: Hawkman_
2010-07-25 11:20:00

Si a mi tampoco me convence eso de que el fotón se comporte de forma diferente sin interactuar con el medidor (bomba).

A ver si me expreso correctamente.

Cuando el fotón pasa por el primer semiespejo su estado será 1/2 vertical+1/2horizontal (los dos caminos que sigue) y si la bomba es falsa obtenemso la interferencia que si nos fijamos en la salida vertical del segundo semiespejo siempre es destructiva (no hay luz).

Pues para mí lo lógico es que si el fotón es el mismo tanto si la bomba es real como sino, el estado cuando pasa el primer semiespejo será el mismo 1/2vertical+1/2horizontal y no 1/2 vertical o 1/2 horizontal. El hecho de que la bomba sea real significará que el estado del fotón cambiará (pues la bomba interacciona con el) absorve ese 1/2 vertical. Esto significa que ya no puede producirse la interferencia, pues solo una parte del fotón llega sin modificar (por ser gráficos, ya que el fotón es todo no una parte). Básicamente el tema es que fotón sin modificar es igual interferencia (constructiva o destructiva), pero fotón modíficado será igual a luz o a oscuridad (pues ahora ya no se da la interferencia). Entiendo que esto significa que por medirlo, lo que se verá sera uno de los autoestados del fotón (fotón+interancción con la bomba), pero que todo apunta a que sus autoestados estarán entrelazados. El hecho de medir luz en la pantalla de arriba solo es debido a que la bomba explotó, a que solo estamos viendo el resultado de la parte de estado del fotón 1/2horizontal que es igual al autoestado luz (en la pantalla de arriba).
La cosa está en que como tan válido es el autoestado luz (en la pantalla de arriba) como oscuridad (en la pantalla de arriba) deberiamos obtener un 50% de veces luz y un 50% de veces oscuridad, pero en ambos casos la bomba explotó. Hacer un experimento corpuscular limita el resultado, solo se mide un autovalor, pero debería considerarse un valor medido entrelazodo con un valor no medido (variable oculta), y por tanto concluir que el fotón siempre interacciona con la bomba (si esta es real).


De: Ladril
2010-07-25 14:06:32

Es la primera vez que comento nada, ¡pero ante este artículo me he visto en la necesidad de hacerlo! Felicidades, y gracias, Pedro, por tu trabajo. Creo que somos muchos los que lo apreciamos.

En lo que respecta al artículo... Decimos que el fotón no interactúa con la bomba, y yo me pregunto si no estamos cometiendo un error al decir eso. Realmente, la bomba ha efectuado una medida sobre el sistema, y este ha colapasado en uno de los dos autoestados posibles. Desde mi punto de vista, la interacción con el fotón ha sido la misma que en el caso en el que la bomba explota, lo único que cambia es el resultado de la medida.

Es solo una reflexión (corrígeme si estoy equivocado) pero creo que en casos como éste la semántica nos puede jugar malas pasadas cuando los conceptos no están muy claros.

¡Espero ansioso tu artículo sobre el Teorema de Bell!


De: nikolai
2010-07-25 19:33:00

Solo aplausos!!!!!
no puedo decir más
Y ese abrebocas al final del teorema de Bell!!!!
me muero por el siguiente articulo.


De: josejuan
2010-07-26 09:59:09

Hipótesis:

Supongamos que cada partícula (ej. fotón) está formada por otras dos, una llamada "visible" y otra "invisible".

A la parte "invisible" nadie (ninguna partícula) puede detectarla, pero ella, sí puede detectar cualquier parte "visible" (de cualquier partícula).

Así las cosas, sólo tenemos dos caminos, pues las partículas en cuestión (ej. fotón, aunque es válido para grupos coherentes [ej. fulerenos]) están divididas en sólo dos "entidades".

Dado un experimento (ej. lanzamiento de un fotón), la "visible" puede seguir el camino "A" y la "invisible" el camino "B", pero al siguiente experimento puede ser al revés (de ahí, "dos veces...").

Como hemos distinguido los dos posibles caminos de la partícula que ahora sí distinguimos, cuando es la partícula "visible" la que choca con la bomba, ésta estalla (esto ocurre el 50% de las veces), sin embargo, cuando es la partícula "invisible" la que choca con la bomba (esto ocurre el otro 50% de las veces), la bomba "no se percata" de ésta (que la partícula "invisible" ha chocado con ella [la bomba]), pero entonces, la "invisible" ya no puede interferir en la "visible" (por haberse "quedado" en la bomba) y nosotros podemos ver el efecto en la no interferencia de la parte "visible". Y así se explica, la sorpresa "tradicional" de cómo es posible que la partícula, si ya ha tomado un camino, sepa que está la bomba o no, ¡pues porque se toman los dos!.

Sería interesante ver si dadas dos partículas (ej. dos fotones), se puede "engañar" a una de las partes "visibles" con la parte "invisible" de la otra parte "visible" (y que propiedades se deben cumplir para ello [ej. estén enlazadas]). En tal caso, se vería si hay alguna propiedad "especial" que une la parte "visible" e "invisible" de una partícula o no (son partículas "normales", pero nuevas). O también si las partes "invisibles" pueden iteractuar entre ellas (la hipótesis dice que "no deberían"), etc...

Bueno, es sólo una hipótesis.

Saludos.


De: xx32
2010-07-26 23:07:29

no encuentro la variable oculta, solo veo que transformamos "si es real la luz la hace explotar, si es falsa no" en "si es real la luz se comporta como partícula, si es falsa se comporta como onda" debido a que el sistema impide que la luz actue como onda si la bomba es real. Esa propiedad la tenía la bomba antes(si la bomba es real la luz se comporta como partícula, si es falsa, no interactúa), solo que no la podíamos aprovechar ............o al menos eso entendí..........


De: Oriol
2010-07-28 08:20:52

Buenas (aka "El Espejista", o los sistemas ópticos me pueden :) y me ponen -aunque no ejerzo-)

Una pregunta, ante este experimento del detector de bombas imagino que debe haber un abierto debate en la comunidad de físicos respecto a lo que he leido que nos come la cabeza - si existen variables ocultas o "algo" invisible que interactua con la bomba cuando es real- ¿en que estado está el debate?

Por cierto, no se si lo habéis buscado, pero en este tema este sitio está por delante de la wikipedia en Castellano -solo hay artículos en Inglés, Francés, Aleman y Hebreo- y en tercera posición de Google si se busca "Elitzur Vaidman"!, felicidades ;)


De: Garred
2010-07-29 22:58:48

Maravillosamente bien explicado. Me estas metiendo ganas de meterme en física para terminar de pillarlo todo.

Tal y como dice Ladril y sugiere josejuan (y otros supongo) pienso desde mi ignorancia que "interactuar" es un poco ambigüo; Las funciones de onda sí que interactúan, pero al hacer la medición y ver que la bomba es real y no ha explotado, reconstruimos corpuscularmente el suceso como que el fotón ha ido por el otro camino sin "tocarla".

Que ordinariez pensar en términos de partículas. Las ondas son mucho más elegantes. Que colapsen es culpa de lo imperfectos que somos como observadores :D Tengo que releerme esta serie.


De: Mazinger
2010-07-30 14:18:24

@Garred.

¡Que gran observación! Creo que entiendo mejor todo esto después de leer tu comentario. Si admitimos que la realidad es "ondulatoria", tenemos que concluir que no puede ser concreta, porque una onda no es un fenómeno localizado.

Llevando esta idea más lejos, las funciones de onda de probabilidad de un objeto cuántico podría interactuar con la del otro objeto, siendo esta la explicación de la "transmisión fantasmal a distancia" de Einstein y el motivo de que dos objetos distanciados entre sí parezca que interaccionen. En otras palabras, la realidad sería no local porque los objetos cuánticos interaccionan como ondas entre sí, no como partículas.


De: Josecb
2010-07-30 17:27:02

@Garred

Es interesante lo que planteas, el problema es que desde el momento que introducimos un detector el fotón automáticamente se comporta como partícula.

No creo que sea simplemente que nosotros reconstruimos corpuscularmente el experimento porque por ejemplo en el experimento de la rendija cambiaba totalmente el patrón según pusiéramos detectores o no.

Aún así tu explicación suena tan bien que seguramente vayan por ahí los tiros pero por ahora no me acaba de convencer del todo.

Saludos


De: Garred
2010-07-31 06:32:08

Bueno, aparte de que tampoco esperaba que me tomarais muy en serio (gracias por hacerlo, aunque no lo merezco), creo que no he explicado muy bien lo de "reconstruir corpuscularmente".

Me refería a que tendemos a darle una explicación a posteriori como si durante todo el proceso solo hubiera habido partículas, y me parece simplificar demasiado. En el experimento de la doble rendija, pese al patrón de interferencia, se suele pensar que la partícula ha "evitado" unos caminos en favor de otros (algo como lo que se ve aquí: http://www.youtube.com/watch?v=yNxWCxvNrKQ). Incluso Pedro en este artículo nos ha presentado las rutas posibles del fotón, con finalidad didáctica. Sin embargo no es que pase por unos u otros recorridos, pasa por todos simultáneamente (es la función de onda), aunque luego al medir el estado es uno solo. Aunque hablar sobre lo que ocurre realmente entre mediciones es absurdo según la interpretación mayoritaria... pero es que es una mayoría muy sosa para mi gusto.

En el experimento de la doble rendija con detector, creo que se comporta como partícula (es decir, pasa O por una rendija O por la otra) porque el detector hace que sean posibilidades excluyentes, cosa que no ocurría sin él (aunque no entiendo por qué pasa esto, ¿por qué algunos fenómenos sí pueden ser ondulatorios y otros no? ¿Por qué sólo cuando influye en el "macromundo" la función de onda colapsa y se convierte en partícula? Hay algo que se me escapa completamente).

A mi me gusta la interpretación de que las otras posibilidades se dan en universos paralelos, y que no los vemos porque como observadores estamos anclados a uno solo. Aunque bueno, hay interpretaciones para todos los gustos.

Y no me toméis muy en serio, apenas entiendo todo lo que acabo de decir.


De: Cristhian
2010-08-04 20:01:58

Creo que mi problema es igual que el de chamaeleo en el #29:

Vamos a usar un ejemplo algo viejuno :D Tengo un cañón de cuantejos, lanzo un sólo cuantejo y lo observo, primero rebota hacia arriba, luego a la derecha, luego atraviesa la bomba falsa y rebota hacia arriba, muriendo y salpicando de sangre (iluminando) la pantalla de arriba. ¿Qué es lo que no estoy entendiendo bien?


De: Pedro
2010-08-04 22:00:52

Cristhian, si la bomba es falsa, no hay nada que identifique por qué camino viaja el cuantejo, luego éste se comporta como onda, no partícula, luego recorre los dos caminos a la vez, no uno de ellos; finalmente, interfiere consigo mismo y forma un patrón de interferencia destructiva en la pantalla de arriba, y constructiva en la de la derecha.


De: Cristhian
2010-08-06 22:26:37

Ah, sólo la bomba verdadera puede hacer colapsar el estado del fotón hacia arriba. ¿Lo entendí?


De: Abel
2010-08-09 16:10:35

Bueno, hablar de estados cuánticos entrelazados y demás expresiones esta bien porque esa es la terminología, pero también induce a pensar en cosas separadas pero conectadas, y al ser humano le es fácil pensar con los sentidos.
Desde que comienza el experimento, es un conjunto de información que es todo "la misma cosa", y se acomoda para dar un resultado concreto, unos a expensas de otros.
Lo asombroso es que para que se ilumine la pantalla de arriba es necesario que existan las probabilidades a un nivel mas profundo, o sea para que se ilumine la pantalla es necesario que la bomba haya explotado (potencialmente), no son simples probabilidades,son necesarias para construir un resultado en la realidad, y es así porque la naturaleza es lo mas sustractiva posible.
Mi afirmación ultima suena pedante,perdón.

El articulo y la pagina son fantásticos, sería interesante dedicarle un articulo a la gran Emmy Noether, si ya existe no lo encontré.
SALUDOS.


De: pvl
2010-08-12 15:06:02

En dos palabras: "im presionante". Si en la formulación del gato o en las dos rendijas "parece" que hay algo en el propio planteamiento que no permite desentrañar la paradoja, en este experimento (y por supuesto gracias a la increíble habilidad de Pedro para explicarlo (y por tanto 1º para entenderlo)) la paradoja se hace evidente hasta para un auténtico profano como yo (vuelvo a reiterar y no me cansaré que gracias a Pedro).


De: Scarbrow
2010-08-19 03:14:27

No me llega el entendimiento para comprenderlo del todo, de modo que lo aceptaré como palabra de Dios la Ciencia.

En cualquier caso, desde aquí mi más grande admiración por Pedro y por el ingente trabajo que se ha tomado en este artículo para hacer comprensible lo imposiblemente complejo.


De: Tunder
2010-08-20 02:33:57

El foton sabe de antemano si hay una bomba o no, y si esta es verdadera o no, y sabiendo eso decide si recorrer los dos caminos a la vez o escojer aleatoriamente uno solo de ellos y seguirlo? y lo sabe antes de llegar a la bomba, este a la distancia que este??

una cosa es que la fisica cuantica sea antiintuitiva, pero esto es que me parece absurdo. Es como si ruviera conciencia y ademas fuera vidente. Espero entenderlo en el proximo articulo, o me acabare volviendo creyente, o loco, o ambos a la vez. xD

Por cierto muy buena serie. Me la acabo de leer toda del tiron y quiero mas :D


De: Tunder
2010-08-20 02:43:52

@45: un conejo brillante multicolor se divide en dos, se invierte varias veces, dos de ellos se neutralizan entre si desapareciendo de repente, y los otros dos se suman para formar un unico conejo que se espachurra contra la pared manchandolo todo de sangre. Por cierto, estos dos conejos tienen entre los dos la misma energia que el conejo original, a pesar de que este se halla dividido en cuatro. Creo que la metafora se te esta llendo de las manos xDDDD

PD: Ahora que releo lo que acabo de poner me entra la duda de si es correcto decir que el conejo se divide en dos conejos iguales para recorrer ambos caminos a la vez. ¿que es lo que hace realmente para recorrerlos a la vez?


De: Hawkman
2010-08-20 11:44:54

La verdad es que imaginarse el fotón como onda y como partícula es muy rallante, yo me lo imagino de la siguiente manera:

Imaginemos una canica (de esas de cristal), la ponemos sobre una regla, digamos que la cánica tiene un diametro de 1 cm, y la ponemos sobre el primer cm de la regla, cogemos un cronometro. A continuación le damos un impulso a la canica para que avence a la lo largo de la regla (despreciemeos la aceleración, considerando que la bola venia rodando a velocidad constante), en ese momento (cuando esta sobre el primer cm) activamos el cronometro. Bien pues para nuestro ejemplo digamos que la bola recorre 4 cm en 4 seg.

Si yo ahora llamo fotón al recorrido de la cánica durante esos cuatro segundos y esos cuatro metros, lo que tengo que darme cuenta es de que eso que llamo fotón no es ni una cánica, ni cuatro cánicas segidas una detrás de otra, será el conjunto de posiciones que una sola cánica pueda tener sobre la regla en un instante de ese reloj. Básicamente cuatro posibilidades.

Esta idea, para mi, relacionarla con una onda no me resulta muy complicado, por el hecho de que suelo imaginar una onda como aldo un tanto disperso, y que por tanto puede englobar ese conjunto de posibilidades. Lo que si que me parece claro es, que eso que llamo onda, abarca un periodo de cuatro segundos, y una longitud de cuatro centimetros.

Verlo como partícula tiene el incoveniente, de considerar fotón como una canica, o considerarlo como cuatro cánicas y ninguna de estas opciones me parece válida. Sin embargo, cuando se considera como partícula (al menos eso entiendo de este artículo) el resultado que voy a medir si será una cánica. El tema está en que basandonos en el resultado, si podemos imaginarnos la pelicula, considerando fotón a una cánica, pero teniendo en cuenta que hay cuatro películas válidas, una por cánica. Esto es, el resultado cánica si tiene un valor de 1 seg y 1 cm, como fotón abarca 4 seg y 4 cm, por eso tengo esas cuatro peliculas, pero todas ellas son el fotón.

Y así mas o menos es como yo me imagino estos temas.


De: chamaeleo
2010-08-20 13:25:37

Tunder, según entiendo, realmente no es que el conejo se divida en más conejos para recorrer distintos caminos. Lo que ocurre es justo lo contrario: No hay que mirarlo como un conejo que se divide para comportarse como una onda cuando no lo miramos, sino más bien como una onda que se reunifica en conejo cuando lo miramos.

El tema se vuelve interesante cuando la propia onda determina la probabilidad de que se reunifique en conejo o no cuando sea observada.


De: Ty
2010-08-20 16:50:48

Felicitaciones por el blog, Pedro. Realmente haces un trabajo genial.

Al fin me puse al día con Cuántica sin fórmulas (después de leer Relatividad sin fórmulas, por supuesto). Aunque ya no puedo estar orgullosa de mi sanidad mental, créeme que lo he disfrutado mucho.

Ahora me uno al club de los ansiosos que esperamos impacientemente tu próxima entrada... Por favor no tardes mucho, mira que he robado horas de mi sueño y de mi trabajo para leerte, como muchos otros obsesionados por aquí =D


De: Martín R
2010-08-20 19:45:01

Hola:
Si bien me he leído toda la serie, esta es la primera vez que escribo. Si bien con la física clásica me llevo más o menos bien, la cuántica es otra cosa y nunca la vi en la carrera.
Bueno, me ha quedado una duda con todo esto. Si yo mando un solo fotón, sin bomba, el mismo se comporta como onda entonces tenemos entonces si la intensidad es de 1 al salir por el segundo aluminio vidriado hacia la derecha la intensidad sería de 1/2, porque se suman las los dos 1/4 que vienen uno desde abajo y el otro desde la izquierda.
Ahora bien, intentando de no decir burradas, si pongo una bomba, deja de comportarse como onda y pasa comportarse como partícula y por tanto si elige hacia la derecha y luego nuevamente hacia la derecha llegaría el mismo fotón que salio. Si en la recepción se mide la intensidad para un caso debería solo medir la mitad, mientras que para el otro 1 entero. Seguro que le estoy errando, pero si es así midiendo la intesidad que llega debería saber como se comporto. O en el caso que se comporte como onda ¿como es posible que llegue 1/2 fotón? Me estoy devanando los sesos.

Perdón si es una huevada lo que digo

Saludos y muy buena toda la seria


De: Daniel
2010-09-03 05:01:37

Las personas que con razón se sienten completamente confundidas por estos temas de "comunicación instantánea" en el espacio sin transferencia de energía están condenadas a volverse totalmente majaretas al conocer el teorema de Bell y los experimentos que lo confirman. No se como lo definiría exactamente, pero a mi me parece desolador el momento en el que te ves forzado a desterrar las explicaciones basadas en condiciones preexistentes desconocidas y asumir que de verdad existen esas relaciones fantasmagóricas de las que Einstein hablaba tan bien :) Para rematar nos mandas en un artículo posterior a los múltiples universos de Everett y mejor nos quedamos allí abrazando nuestra ausencia de cordura.

MARAVILLOSOS artículos!


De: javier
2010-09-10 12:02:57

Prediciendo el futuro con Elitzur–Vaidman.

¿Es posible realizar este experimento?

Supongamos que he identificado una bomba de las que explotan si las impacta un foton, con mucho cuidado la cojo y la pongo en las proximidades de ganimedes, por supuesto completamente envuelta de un material que no deja pasar ni una migaja de luz con una pequeña rendija.

Esa rendija la he taponado con un material que tiene un 0.5% de desintegrarse (y por lo tanto dejar pasar la luz) en el tiempo que tarda un foton en llegar desde la tierra a ganimedes (T) al mas puro estilo "gato de shcrondinger".

En ese momento alguien desde la tierra disparan un foton que hace pasar por dos rendijas al mas puro estilo "experimento onda-corpusculo", la rendija de la izquierda apunta a una pantalla que es observale desde el punto de lanzamiento y la derecha apunta directamente a la rendija de la bomba de ganimedes que puede estar taponada o no para cuando el foton llegue alli.

En el momento de salir el foton debe decidir si se comporta como onda o como corpusculo.

Si se comporta como onda deducimos que nadie ha detectado la naturaleza corpuscular del foton, por lo que podemos afirmar que el gato de ganimedes seguirá a salvo durante al menos T.

Si se comporta como foton (y asumimos que ningun alienigena nos ha malogrado el experimento)pueden pasar dos cosas:


  • que lo detectemos en nuestra pantalla por lo que deduciremos que el material se va desintegrar en algun momento 0<T1<T pero el gato sigue vivo rezando por que ningun foton despistado impacte con su bomba.


  • Que no lo detectemos en nuestra pantalla por lo que deduciremos que el material se va a desintegrar en algun momento 0<T1<T y además el gato al va a diñar en exáctamente T.


Si el experimento funciona: habré consegiudo que la información viaje hacia atras en el tiempo dado que habré detectado al muerte del gato en T2=0 cuando el gato no va morir hasta T1=T dado que sabré a ciencia cierta que mi foton va a ser detectado en T1=T.

Una pena que no tenga forma humana de avisar al montador de la bomba para que aparte al gato... o a el mismo...

¿como se entiende esto? ¿donde está el error?.


De: José
2010-09-12 02:28:52

Una pregunta rapidita. Cuando la bomba no es real, y solo trabajamos con un haz de un fotón, la pantalla de arriba no recoge nada porque la interferencia es destructiva, muy bien. Pero... en la pantalla de la derecha la interferencia es constructiva, ¿no deberíamos detectar ese aumento de intensidad de alguna manera?

En caso de que así fuera, si hacemos lo mismo con una bomba real, y el fotón acaba en la pantalla de la derecha... al no ser fruto de una interferencia constructiva ¿no dejaría una presencia distinta a la que vemos en la interferencia constructiva de la bomba falsa?

Si fuera así, la capacidad de detectar una bomba real estaría al 50%, en vez del 25%, por tanto deduzco que hay un error en mi razonamiento. Martín R creo entender que también ha preguntado lo mismo. ¡Ambos no podremos dormir tranquilos!

PD : Me encanta esta página :)


De: Pedro
2010-09-12 11:10:46

José, no, porque tanto en un caso como en el otro (fotón "a secas" o interferencia constructiva) estás recibiendo toda la energía inicial... con lo que un caso es indistinguible del otro :P


De: Iñiguez
2010-09-13 16:44:01

Hola Pedro. Estoy leyendo con verdadero placer tus series "sin formulas" que de antemano te agradezco siendo para mi de lo mejor, si no lo mejor, que he leido relativo a la divulgación científica.

Pero a lo que voy que es motivo de mi mensaje: la cuantica, por lo que se ve, esta plagada de "rompecabezas" muy alejados de nuestra intuición. Sin embargo hay uno que se lleva la palma, o al menos a mi me lo parece cuando leo sobre el tema, y es el de el "colapso de la función de onda". Y es que cuando os leo a los expertos, parece que es una interpretación posible que el colapso de un observable (si lo he entendido bien) se produce con la observación de éste.

Yo esto lo podría admitir (cabría en mi torpe cocorota) si se me definiera el término "observación" de una manera más precisa y desde luego bastante alejada de lo que comunmente entendermos por "observar". donde se requiere consciencia, entendimiento, etc. Porque de otra manera, no le encuentro el sentido.

Supongamos que está Arquímedes viendo sin querer el experimento de la doble rendija y él siempre ve el patrón de interferencias ,claro. Pero ahora supongamos, casualidades del destino que al lado de una de las rendijas se le posa un detector de fotones (en la forma que quieras imaginarte, es decir cualquier agente capaz de reaccionar de forma medible al paso de los fotones) ... ¿que vería Arquimedes en esta situación? Entiendo que el patrón de interferencias desaparecería pero nadie observó nada (en el momento del paso por la rendija, digo). Arquimedes se rascaria la cabeza y probablemente se iria a la bañera a pensar en otras cosas.

Mas me parece que las cosas funcionan al contrario, corrigeme si lo que voy a decir es una solemne gilipollez (que nadie se ria, que el que no sabe es como el que no ve):

A mi modo de ver, no es que la observación colapse la funcion de onda, es que nosotros no podemos observar nada que no se halle colapsado. Dicho de otra manera, cuando tratamos de medir algún observable, lo que estamos es forzando una, digamos, "decisión cuántica" o colapso. Y luego vemos que opcion a tomado (medida,observación). Pero la naturaleza se ve "forzada" a "decisiones cuánticas" infinitas veces más de las que provocamos nosotros con nuestros experimentos ... y no requieren observación, consciencia ni entendimiento. Pero al contrario, todo lo que observamos, vemos, tocamos, olemos o medimos, provienen en ultimo termino de colapsos cuanticos, ya sean consientemente provocados, ya de de forma natural.

Perdona mi osadia, pero pienso que es la mejor forma de irme aclarando, tanto si lo que digo es plausible como si es tan tonto que su refutación es inmediata: claramente en ese caso algo se me escapó y me gustaría saber qué.

Gracias en todo caso y un saludo.


De: Iñiguez
2010-09-13 18:58:42

Y ya puestos voy a ceñirme al experimento de arriba:

Cuando ponemos una bomba falsa no alteramos en modo alguno el circuito y el foton circula en su superposicion de estados por los dos caminos a la vez e interfiriendose de la manera pertinente.

Pero cuando ponemos la bomba real, estamos cortando cualquier posibilidad de que el foton siga camino de la bomba hacia la derecha y entonces la superposición se rompe colapsando bien hacia el detector (pum!) bien hacia el otro camino. La clave es que si el fotón no tiene posibilidad física de recorrer el último tramo despues de la bomba entonces por definición su función de onda, que mide precisamente las posibilidades de estar acá o allá, sufre un cambio drástico decantándose en ese momento. Colapso, en definitiva que sigo sin ver qué pinta el observador en él.

Gracias otra vez y un saludo muy cordial.


De: maltes
2010-09-13 22:24:29

Es la primera vez que posteo, estaba esperando a cazaros como cuanejo diabólico cualquiera, primero de todo gracias Pedro por tu trabajo, es simplemente lo mejor que he encontrado sobre el tema, segundo no aguanto la espera por el próximo capitulo, !y acabo de terminarme este!.
Respecto a si el electrón interactua o no con la bomba "buena" al coger el camino de la derecha, podría ser que el electrón siempre siga los dos caminos como onda de probabilidades, decidiendo en cada cuanto temporal, si es que estos existen claro, si esta en un camino o en otro pero guardando información de su entorno en cada uno de esos saltos, así si la bomba es buena ese es el final de un camino para el fotón que se ve obligado si la bomba no estalla porque el fotón ha cambiado de posición azarosamente justo antes de impactar a seguir el único camino que le queda y a situarse siempre en esa senda.
ufff me parece que me he hecho un lío, pero como lo parí, lo suelto.
Otra vez gracias a ti Pedro, pero también a los que posteais lo grande de este blog también es el nivel de sus lectores.


De: maltes
2010-09-13 22:46:25

Que curioso Iñiguez, hemos posteado conceptos muy parecidos y te aseguro que no había leído el tuyo antes de escribir el mío, y si no que el próximo cuenejo me salga diabólico.
A mi también todo el asunto del observador es lo que mas me chirría en la cuántica, me lo tomo mas como una cuestión filosófica que física, el asunto del colapso de onda como representación de lo real no me acaba de convencer, lo veo como un a posteriori, si bien creo que la observación causa el colapso de onda también creo que si montamos un experimento, el de las rendijas por ejemplo y nunca miramos el resultado en la placa seguirán apareciendo las bandas de difraccion, otra cosa es que para nosotros al no observarlas no tengan ningún valor, pero lo que digo mas filosofía que física, aunque quizá Pedro me haga colapsar a mi en algún otro de sus artículos y haga que cambie mi estado. :)


De: Iñiguez
2010-09-14 20:17:55

Estimado Maltes, dices:

"el asunto del colapso de onda como representación de lo real no me acaba de convencer"

Voy a intentar explicarlo mejor. Lo que digo, mi postura tal vez errada, es que nuestra mente es incapaz de percibir, ni siquiera imaginar, un sistema cuántico sin colapsar, porque, ¿cómo nuestra mente podría percibir por ejemplo un átomo que está y a la vez no está en un determinado lugar? No podemos por más que nos empeñemos ni siquiera imaginar (con imágenes compatibles con nuestra percepción cotidiana, digo, porque sí podemos en cambio con la "imaginación matemática").

Mientras un sistema cuantico externo no iteracione más que consigo mismo, es del todo invisible a nuestros sentidos ya directa ya indirectamente. La realidad cuántica (o sea, la realidad física), pienso, es "fantasmagórica" en si misma. Lo que pasa es que es un fantasma muy obediente y siempre que se manifiesta lo hace NO de cualquier modo, sino de forma compatible con su pasado, preservando unos principios muy concretos. Por eso cuando provinientes de un arbol, un chorro de fotones que van deslocalizados en una nube cuantica de probabilidades colapsan con nosotros, percibimos el arbol y no una jirafa ni un manchurrón.

Claro que hay quien dirá que en ese caso el aparato de medida, el que colapsa el estado cuantico previo, somos nosotros y cada uno es de su padre y de su madre. Claro, por eso es imposible que dos personas perciban la realidad de igual manera. Incluso una misma persona de un dia para otro la verá distinta aún en el hipotético caso que reciba la misma información de fuera. Pero eso no impide que la maraña cuántica que da soporte fisico a la realidad del arbol sea independiente de que lo observe yo, tu, o nadie.

Aqui la gracia, y pienso que lo que nos desconcierta, es que la "realidad fisica" es una cosa, y la "realidad perceptiva" es otra muy distinta aunque estén relacionadas. La primera es inaccesible a nuestros sentidos y a nuestros instrumentos. Solo podemos "verla" con las matemáticas. Y sin embargo, paradójicamente, es la verdadera realidad. Lo otro, la realidad perceptiva (podríamos llamarla tambien "la realidad que todos intuimos, vemos y palpamos", no es más que el reflejo a toro pasado de aquella (de la realidad física) colapsando en nuestra mente, sea directamente o indirectamente a traves de nuestros instrumentos.

No sé si he sabido explicarme, pero así lo veo yo a falta de refutación por parte de los expertos.

Un saludo cordial.


De: maltes
2010-09-15 12:03:48

Saludos.
Has puesto una frase que al principio me ha despistado un poco, "no es más que el reflejo a toro pasado de aquella (de la realidad física) colapsando en nuestra mente" pero analizandola bien creo que coincido contigo, veremos si la he entendido bien.

Como creo que cuando usamos el lenguaje no matemático para hablar de cuántica uno de los problemas es la confusión que crea el uso de la palabra partícula para referirse a dos cosas diferentes, a partir de ahora llamare ondicula a lo que una partícula es, y partícula u onda a… Y aquí esta el quid de la cuestión, a que llamamos partícula (u onda) a ¿lo que nos parece a nosotros cuando la observamos?, o ¿a lo que es cuando la observamos?. en estos momentos y con el conocimiento que poseo, escaso y mal cimentado pero es lo que hay, :) lo que yo creo es que la ondicula se comporta siempre como ondicula y que nuestra incapacidad para percibirla como tal nos hace poner nombres (no solo nombres, nombres con todo el bagaje conceptual que llevan asociado), a diferentes comportamientos de la ondicula, vamos que lo que creo que pasa es: que para unas condiciones dadas la ondicula se comporta de una manera idéntica a una onda o una partícula, pero no es ni lo uno ni lo otro es una ondicula.

En realidad creo entender que los estados cuánticos de Dirac funcionas así, trabajan con ondiculas todo el tiempo sin darles características de ondas o partículas, y al final traducen la información conseguida a algo que podamos reconocer, así mi conclusión es que el colapso de onda es solo un artefacto matemático que se encarga de la traducción, y que nuestros sentidos y universo conceptual, hacen exactamente lo mismo de forma automática, pero que en realidad no se produce! las ondiculas no colapsan en nada, son ondiculas nuestras matemáticas colapsan la función de onda para adaptarla a nuestra percepción, y nuestra percepción utiliza algún algoritmo interno para ser mas eficiente para ayudarnos a sobrevivir, pero en ningún momento existen partículas u ondas reales, solo ondiculas.

Espero no haber dicho muchas tonterías científicas aunque lo dudo. :)

Saludos


De: Iñiguez
2010-09-15 21:02:49

Probablemente sea una cuestión del significado que queramos dar a las cosas.
Desde luego coincido contigo que no hay ondas que se convierten en partículas ni al contrario. Si pretendemos que el colapso es el evento que convierte una onda de probabilidad en una partícula, coincido en que tal colapso no existe. Pero aún así, para mi el colapso de la funcion de onda es un evento de la realidad física de la naturaleza, que se produce con y sin observadores.

Pongámonos en el experimento de las bombas de arriba, y lo simplificamos: en el camino de la izquierda en vez de una bomba ponemos un muro de hormigón armado. En el camino de la derecha dejamos camino hacia el cosmos.

Cuando disparamos el foton en las condiciones del experimento, el foton sale con la misma probabilidad por los dos caminos. Hagamos un esfuerzo de imaginación y llamemos semifoton a aquel foton que "está y no está" con un 50% de probabilidad. Así tenemos a dos semifotones viajando por los dos caminos. Pero, ¿que ocurre cuando el semifotón de la izquierda se encuentra con el muro? Pues que el muro no come semifotones, sino fotones enteros, y entonces al semifoton no le quedan mas que nos caminos, porque el muro no se lo salta:

O se manifiesta en "estoy" (100% probabilidad de estar ahí) y por tanto desapareciendo su primo de la derecha (0% de estar ahí)...y asi se lo zampa el muro.

O bien se manifiesta en "no estoy" (0% de estár ahí), siendo el de la derecha el que carga con el 100% de estar en el otro lado (al menos en ese instante, sabe Dios la evolución de su función de onda después). A eso es a lo que llamo colapso y creo que es un evento físico de la realidad independiente del observador.

Cuando hablo de que nuestra realidad perceptiva se alimenta de colapsos, es porque funcionamos igual que el muro: no nos entran semifotones ni superposiciones.

Ahora, sigo diciendo que no soy un experto y que lo único que busco es filosofar un poco en relación con el concepto de realidad a la luz de lo que sabemos sobre el comportamiento de la naturaleza. Si algo de lo que digo ha sido contradicho en la experimentación, se me diga que me la envaino.


De: maltes
2010-09-16 13:50:37

Gracias Iñiguez, debatir contigo me ha hecho cambiar de idea y espero, avanzar un poco mas en mi comprensión de estos temas.
Acepto el colapso de onda como un hecho físico real, eso si para hacerlo he de sentar antes una premisa.

"Las ondiculas no transportan masa ni energía".

Para mi actual nivel de conocimientos y de reflexión sobre el tema esta es una premisa inevitable, me explico.

en el experimento de la bomba, cuando la ondicula llega al primer semiespejo toma los dos caminos posibles, en este caso, es un fotón, por lo tanto no tiene masa pero si energía, así que podríamos pensar que la energía toma también los dos caminos posibles, si despreciamos la idea de que la energía vaya entera por los dos caminos, !la bomba "buena" estallaría siempre!, nos queda la posibilidad de que la energía se dividiera en dos, pero esta opción tampoco es valida, porque en el caso de la bomba "buena" solo llegaría al medidor la mitad de energía de ese fotón, otra posibilidad, es desde luego que la energía a diferencia de la ondicula "si escoja un camino" y que esta sea la causa de que la bomba explote la mitad de las veces, en ese caso el colapso de onda seguiría siendo solo un artefacto matemático (ademas del problema de que demonios transporta la energía entonces). Pero si mi premisa es cierta, entonces podríamos definir el colapso de onda como el momento en que la ondicula al sufrir una observación adquiere masa y energía.

Otra conclusión que saco del experimento es que !las ondiculas son entes no-prababilisticos! cuando llegan a una puerta lógica, siguen los dos caminos, es luego en el momento del colapso de onda que adquieren carácter probabilistico y eso me lleva a la conclusión de que deben transportar información sobre las puertas lógicas que se van en encontrando y de las propiedades en que colapsaran, donde y como transportan esa información, no lo se aunque me tienta mucho la idea de que la gravedad no es la única fuerza que modifica el espacio-tiempo las ondiculas también podrían alterarlo y almacenar ahí la información que transportan, pero es solo una intuición pura y dura, aunque para mi muy tentadora.

Por cierto como me gustaría saber que pasa cuando el primer espejo en vez de tener Un 50-50 de probabilidades tiene un 20-80, y ¿cuando lo tienen los dos? y uno 20-80 y el otro 80-20, y por si las moscas hasta cuando es el segundo el que tiene 20-80.

conclusión:
Dios solo juega a los dados en nuestro universo de percepción, y el Universo hoy es para mi una cosa mas abstracta y rara que ayer.

Ps: He de dejar de leer este blog antes de irme a la cama ayer no me dormí hasta pasadas las tres.


De: Iñiguez
2010-09-22 19:57:25

Yo más bien lo que veo es que mientras el fotón no colapsa por alguno de los caminos, está en un estado que podríamos definir

"Estoy en el camino A siempre que no estoy en el camino B, cosa que ocurre el 50% de las veces"

Que es lo mismo que decir:

"Estoy en el camino B siempre que no estoy en el camino A, cosa que ocurre el 50% de las veces"

Pero como ya te dije, estando en ese "estado borroso" es invisible a nuestros sentidos. Para que se haga visible debe colapsar con algo que le fuerce a un resultado.

Si por ejemplo es absorbido por el muro que corta el camino A (o pasa por cualquier tipo de detector), ya es inutil buscar el foton por el camino B: diremos "estaba en el camino A" (como tambien dije, la realidad sólo la vemos a toro pasado).

En ese momento del colapso y no antes, el fotón "ha hecho historia" de la cual queda presa la naturaleza entera, es decir a partir de ese momento ningun evento futuro de la naturaleza puede contradecir el hecho de que el fotón siguió el camino A, o mejor dicho, de que el fotón partió del foco (colapso iniciál) y llegó al muro que cortaba el camino A (colapso final). Lo que hiciera por el camino, está sujeto al principio de incertidumbre, y no solo es imposible verlo ni saberlo, sino que está muy alejado de cualquier modelo mental basado en nuestra realidad perceptiva y en nuestra intuición.

Insisto, es como yo lo veo tras leerme lo que Pedro tan amablemente nos ha escrito, aunque no se si se me escapa algo e incurro en errores de bulto.

Por cierto, y ya que hablas de transportes de energia o masa, cabría plantearse: si de un cuerpo salen fotones (energia) retrayendo masa de él, y a la velocidad de la luz inciden en otro cuerpo que adquiere la masa perdida en el cuerpo de origen, ¿no cabe decir que la masa ha viajado a la velocidad luz? ¿no contradice eso la teoría de la relatividad?

En fin, apasionante el mundo de la cuantica. Lástima no saber más física y mas matemáticas (lo digo por mi, claro)

Un saludo
Iñiguez


De: maltes
2010-10-03 21:37:05

Dices:
"Por cierto, y ya que hablas de transportes de energia o masa, cabría plantearse: si de un cuerpo salen fotones (energia) retrayendo masa de él, y a la velocidad de la luz inciden en otro cuerpo que adquiere la masa perdida en el cuerpo de origen, ¿no cabe decir que la masa ha viajado a la velocidad luz? ¿no contradice eso la teoría de la relatividad?".

No se las suficientes matemáticas para poder hablar de esto con un mínimo conocimiento de lo que digo. pero me parece una idea interesante y que podría apoyar mi creencia en que solo se transporta información y que la masa y la energía son propiedades del espacio-tiempo que se manifiestan cuando se produce un colapso de onda, pero quien sabe, paciencia y a esperar que Pedro nos explique mas cosas para intentar comprender algo mas sobre el tema. Me parece que a partir de ahora todo se va a poner mucho mas abstracta todavía :)


De: angel
2010-10-18 17:52:55

Muy buen artículo, de los que te hacen comerte la cabeza :)
Una pregunta que quizás sea tonta.... En el esquema, los 2 caminos posibles que puede seguir el fotón tienen la misma distancia; ¿ qué pasaría si, por ejemplo, el camino 'hacia arriba' en el primer reflejo hasta el detector final, fuese más largo que el otro camino... funcionaría igual o ambos recorridos han de tener la misma distancia ? Entiendo que la variable tiempo, para partículas sin masa moviéndose a la velocidad de la luz, es irrelevante.


De: Pedro
2010-10-18 20:11:22

angel, la distancia sí importa porque en el comportamiento ondulatorio si un camino no es igual de largo que otro la diferencia puede provocar interferencias de distinto tipo (constructiva, destructiva...).


De: IdeoFunk
2011-04-25 21:37:25

Yo solo quiero preveniros contra el entusiasmo que genera pensar que entendéis estas cosas...que luego nos venimos arriba, se lo contamos a la parienta con todo entusiasmo y el resto lo podéis imaginar... Dejan de mirarte igual,percibes la compasion en su voz, los cuchicheos preocupados con tu madre, en fin un desastre...creedme, hermanos en la cuántica y no cometáis tamaño error.


De: Hawkman
2011-06-28 22:56:45

si nuestro interferómetro no tuviera unos pocos centímetros de tamaño sino que fuese del tamaño del Sistema Solar, de modo que el fotón nunca estuviera a menos de cien millones de kilómetros de la bomba, ¿cómo puede alterar el fotón su comportamiento dependiendo de si hay bomba o no?

Bueno según parece independientemente de a que distancia esté supuestamente el fotón de la bomba lo que si ocurre es que los dos caminos se vuelven a unir (en el último semiespejo) y lo que detectamos lo hacemos despues de que estos caminos se unan.

No me he leido los comentarios así que igual me repito. Mi paja mental es la siguiente.

En el caso ondulatorio, si aceptamos que sale un fotón y en los espejos del final aparece luz a la derecha y oscuridad arriba debido a la interferencia del fotón consigo mismo (digamos los semifotones que viajan por cada camino), pues lo que supongo es que fotón inicial es igual a oscuridad + luz (no solo la luz de la derecha). No se si esto tendrá algún sentido desde el punto de vista experimental, pero lógico a mi al menos me parece.

Yo el caso corpuscular, con bomba real lo veo asi: sale un fotón como en el caso ondulatorio, pero al comportarse como partícula lo que tenemos es que podemos medir un semifotón (lo que viaja por cada camino en el caso ondulatorio), esto lo entiendo como que el fotón se divide en dos (llamemoslos semifotones) y estos irán uno detrás de otro en el sentido de la marcha, obviamente si te fijas en un semifotón no puedes ver el otro, pues si pudieses ver los dos a la vez no verias dos semifotones verias un fotón. Cada semifootón si puede comportarse como onda (semifotón onda no fotón onda), pues sino podrías ver un semi-semifotón (1/4 de fotón). Llega el primer semifotón al primer semiespejo y se divide como onda en dos una parte para cada camino, y luego lo mismo con el otro. El primer cuarto de fotón llegará a la bomba y esta explotará, con lo cual el siguiente tiene vía libre. Con esto tenemos que al último semiespejo llegan tres cuartos de fotón, dos cuartos irán al mismo detector y el otro cuarto irá al otro.
Si consideramos que la posibilidad de que la bomba sea real se da también a nivel de semifotón, es decir, que hay un 50% para cada semifotón-onda encontrarse con una bomba real o falsa (se la encuentra el primero o el segundo no necesariamente siempre el primero), deberiamos tener cuatro posibles resultados en los detectores. Cuando se juntan los dos primeros semifotones pudiendo ir arriba o la derecha cada uno y el segundo queda cojo, y cuando se encuentran los dos segundos quedando el primero cojo que también podran ir arriba o a la derecha. El caso es que existe la posibilidad de que hacia arriba vaya un primero de los que siguió el camino de la bomba y no exploto con un segundo que siguió el otro camino y tampoco explotó, supongo que si se juntan de forma consecutiva las ondas no se destruiran si no que se convertíran en un onda el doble de larga. No entiendo de optica, y no se si esto justificaría el resultado de luz arriba, vamos, si es equivanlente una onda con las crestas del doble que una onda onda con las crestas normales pero el doble de larga.


De: Hawkman
2011-06-29 01:08:49

Ya empiezo a desmadrarme, a ver reptifico.

En el caso del fotón como partícula, Lo que llega al último semiespejo son cuartos de fotón. Los dos cuartos que corresponden al semifotón que no se encontró la bomba interferirán consigo mismo y producirán un cuarto de oscuridad arriba y un cuarto de luz a la derecha. El otro cuarto como llega solo no interferirá, y podrá ir a la derecha o arriba pero siempre como luz, en ambos casos continuará al otro cuarto resultado de la interferencia. Así que a la derecha podemos tener un cuarto de luz seguido de otro cuarto de luz, pero arriba solo podemos tener un cuarto de oscuridad seguido de un cuarto de luz.

Considerar un cuarto de fotón de luz como encontrar luz un 25% de las veces no termino de ver si serán equivalentes ya que manejamos interpretaciones diferentes, pero en mi interpretación si la bomba explota con un cuarto de fotón, la bomba si es real explotará siempre, aunque estamos en las mismas.


De: Hawkman
2011-06-30 22:48:41

Bueno, lo del fotón como onda igual a oscuridad arriba + luz derecha solo pone de manifiesto lo bien que me vendría esa serie sobre óptica.

La interpretación corpuscular entiendo que me ha quedado un poco gore... descuartizando al pobre fotón...

Bueno lo astuto de estos señores entiendo que se aprecia cuando valoras la utilidad que este experimento te proporciona, que desde luego no va a ser identificar bombas, sino un mayor información de por donde va a ir el fotón un determinado porcentaje de veces. Pues al verlo como onda no se tiene ni pajotera idea, bueno se tiene menos.

Las pajas mentales sobre la acción a distancia, como sabe el fotón si hay una bomba real, etc.. entiendo que son cebo para peña como yo. Pues al final el objetivo de todo esto es conseguir cierto grado de verdad/predicción.

Considero este un momento de lucidez, a ver que tal se me da con el amigo Bell .

Gracias por este sitio, aunque tiene mucho peligro...


De: Ecologicyborg
2011-07-26 02:49:05

Ojo, puede ser un experimento trampa.

La pregunta es, ¿cuál es el criterio del fotón para decidir por cuál de los caminos pasarse? ¿por las bombas que no exploten? Ése no es el criterio del fotón.

Y otra pregunta, ¿cómo y qué son las bombas transparentes explosivas o no explosivas? No se ha detallado físicamente, así que podría ser una superstición o una charlatanería.


De: Voro
2011-09-23 12:48:32

Pedro, una pregunta muy importante:

Me he tragado la serie de Cuántica sin Fórmulas toda seguida y cada artículo me parece mejor que el anterior y más entretenido. De hecho éste me hace cambiar la visión de la Realidad y me ha apasionado al entender los conceptos, sin yo tener idea de física a ese nivel.

¿Me estoy volviendo "majara", artículo a artículo?


De: Sergio B
2012-01-12 15:16:25

Gran serie y fantastico articulo, yo quiero un cuantejo, aunque es una lastima que abandonaras los cuantejos diabolicos... La verdad es que entre este y el detector de bombas, me han recordado algo que no se donde lei o vi: ¿Por que es privilegiado el presente? La verdad es que se me hace complicado explicarlo pensando en cuantejos, pero con lo del detector de bombas, que el foton sabe magicamente que hay una bomba, ¿y si el electron onda tuviese la posibilidad de hacer el mismo viaje una cantidad infinita de veces en otro tiempo? Afectando unas a otras, finalmente colapsaria en una de las tres opciones, comportandose como una particula. Es decir que yo le enseñe una zanahoria a mi cuantejo afecta inmediatamente al cuantejo enlazado a el, pero inmediatamente ahora.

Si en una representacion tiridimensional colapsas una de las dimensiones y colocas en su lugar el tiempo, todo se moveria por el tiempo, dejando se rastro (o la representacion de los salchichones infinitos). A nivel macroscopico, seria muy complicado mover nada en ese "espacio" pero, ¿y algo que este a nivel cuantico? Podrian las particulas estar extendida por ese "espacio", por ejemplo en situaciones y lugares distintos, hasta que algo les obligase a colapsarse, como que algo les absorbiese en algun lugar del espacio y del tiempo. O podria algo tener la capacidad de ser absorbido hasta que algo en un lugar y tiempo del espacio le obligase a defractarse.

En fin supongo que tiendo al noreal-nolocal, aunque de una forma algo enrevesada, para que sea real-local pero la intuicion presenta mucha vueltas.


De: Ruben S
2012-02-02 08:08:07

Hola Pedro,

De alguna manera este experimento me recuerda tu explicacion de los rayos. Donde los rayos de manera "magica" son capaces de encontrar su camino mas eficiente a la tierra. Seria algo asi como si el aire estuviera lleno de bombas excepto el camino que tiene que seguir.

Tiene algo que ver? o es demasiada burrada lo que he dicho?

Por cierto tambien me recuerda el rayo el efecto tunel. Donde la nube (el atomo) transfiere de forma aleatoria energia a traves del aire (el muro del pozo) a el universo (la tierra).

Me voy a tomar mi medicina porque veo cuantejos por todos los sitios. :-)


De: Sergio B
2012-02-02 09:20:30

Los rayos no encuentran el camino de una forma muy dificil, simplemente van por el camino mas sencillo, el mas ionizado, el que tenga la composicion mas conductora, cosas asi. No es mas complicado de por que el agua encuentra su camino.


De: Ruben S
2012-02-04 09:19:52

Hola Sergio,

Muy buena la analogia con el rio. Me lo imagine de forma muy complicada pensando en todas las particulas no ionizadas como bombas. Como dice Pedro la cuantica es contraintuitiva con el mundo real pero necesito agarrarme a algo y estoy en modo prueba-error, aunque tendre que meterme mas en profundidad. Por ciero Pedro, gracias por este maravilloso blog. Ya se como a mi hijo le voy a introducir en la fisica. :-)

Mi ultima analogia con el mundo real es pensar en una pompa de jabon como la onda y la punta de una aguja como la bomba. Donde al pinchar la pompa libera toda la energia y desparece. (pero que no simula la energia apareciendo en la punta de la aguja)

Prometo no hacer mas SPAM con analogias ;-)


De: Oscar Ferro
2012-07-24 02:52:14

Pedro, a casi dos años de distancia - recién descubro El Tamiz - permitime que te felicite: pocas cosas he disfrutado más que esta serie, y en particular este artículo. ¡Debería usar sombrero, tan sólo para sacármelo en ocasiones como ésta!


De: Pedro
2012-07-24 02:56:46

Gracias, Oscar... últimamente estoy recibiendo tantos elogios de golpe que me los voy a acabar creyendo :)


De: Luis j. Chiclana
2012-07-24 21:19:58

Gracias por todo!
Llevo unos años interesado por la física. Todo empezó por la curiosidad de saber que era eso de "teoría de cuerdas" (a veces lo mas exótico es lo que te hace interesarte por ciertas cosas). Así que estuve navegando por la "wiki" durante bastante tiempo (el problema era que cada entrada que leía, me obligaba (por ignorancia) a tener que cliquear en todas las "palabras azules" para entender medianamente lo que estaba leyendo....al final eso me llevo a la física de Newton. Pensé que sería estúpido intentar entender ciertos conceptos, sino tenia una base de física clásica. Ya han pasado unos 3 ó 4 años (2 conociendo este blog) y he podido entender muchos conceptos y leer muchas entradas de la wikipedia sin caerme de espaldas y sin tener que cliquear esas "subentradas" . También he leído algunos libros y he visto todos los documentales que he encontrado por la red...y creo que te puedo decir que como "Relatividad sin fórmulas" "Esas maravillosas partículas" y esta serie (que como verás, aún no he acabado) no he visto nada tan espléndidamente divulgativo. En serio, muchas gracias y gracias a los que te leen, por que con sus comentarios completan cojonudamente tus entradas. Bueno, voy a ver si acabo esta serie.


De: Ango
2012-09-19 13:14:17

Hola,
en el caso de que los cuatro espejos formen un cuadrado de 1año-luz de lado y lancemos fotones uno a uno, ¿seguiría formándose sombra en la pantalla superior y 2VID en la derecha?
Entiendo que sí y al igual que sucede en la doble rendija ¿se diría que el fotón individual siguió los dos caminos e interaccionó consigo mismo?

Un saludo.


De: Angus
2012-09-20 00:30:13

Buenas. Sigo la serie desde hace un tiempo. Siempre me rompio la cabeza la fisica cuantica, porque lo fuerza a uno a aceptar ideas que no tienen sentido, pero gracias a estos articulos estoy empezando a asimilarlos, o por lo menos eso creo, claro que me ha llevado mucho tiempo y muchas veces me he dado cuenta que habia entendido todo mal y he vuelto a empezar desde el principio.

Creo haber entendido cual es la "interaccion oculta" que hay entre el foton que ilumina la pantalla de arriba (el que permite detectar a la bomba real) y la bomba detectada. Al principio parece que este foton no interaccionara con la bomba y que pudieramos "medir" algo sin "mirarlo", pero yo creo que si interacciona y que de manera indirecta la estamos mirando, pero es algo muy sutil. Me explico a continuacion:

El foton es tanto una onda como una particula, mejor dicho no es ni una cosa ni la otra sino que es capaz de exhibir ambos comportamientos segun el experimento que realicemos. Cuando colocamos una bomba falsa, "permitimos" que el foton se comporte como una onda ya que "no nos interponemos" en ninguno de los caminos posibles que podria seguir, pero cuando ponemos una bomba real, estamos interfiriendo con "la onda" que supone el foton y lo obligamos a que "elija" uno de los caminos posibles y "se nos muestre" como una particula. Es decir, si el foton termina golpeando la pantalla de arriba pareceria que no esta interaccionando con la bomba, pero si lo hace, lo hace desde el punto de vista ondulatorio, estamos interfiriendo con su naturaleza ondulatoria y lo obligamos a colapsar en una particula. Una vez que el foton se "muestra" como particula, las interferencias se transforman en probabilidades y de ahi obtenemos la informacion que andabamos buscando (que la bomba es real). Pero el foton si interacciona con la bomba, aunque no incida directamente sobre ella. Pues si no interaccionara con la bomba entonces no seria una particula, seria una onda, y nosotros la "obligamos" a que se "volviera" particula. Me explico?

Me parece muy ingenioso el experimento, creo que se basa en transformar las interferencias (ocasionadas por la naturaleza ondulatoria de la materia) en probabilidades, al forzar a que las ondas se colapsen en particulas. Una vez colapsadas podemos obtener informacion probabilistica sobre el sistema que estamos analizando. Ahora que lo pienso, esto podria indicar que tal vez no hay una "accion fantasmal" a distancia que invalida el principio de localidad, quiza lo que hay que entender es que la localidad es mas compleja de lo que creiamos, ya que las particulas son tambien ondas, entonces la localidad no puede ser vista solo desde el punto de vista corpuscular, sino que la localidad es a nivel ondulatorio tambien y por lo tanto la bomba que es detectada como verdadera esta dentro del rango de interaccion local del foton (la localidad vista segun la naturaleza ondulatoria del mismo). Tal vez Einstein todavia tiene esperanza en cuanto al principio de localidad.

Pedro, se que hace tiempo que no entras a la serie y si vuelves a entrar seguramente no lo hagas a este articulo en particular que ya es "viejo", pero si lo haces me gustaria que me comentaras que piensas acerca de este razonamiento.

Saludos.


De: Pedro
2012-09-20 16:57:55

Angus, me parece un razonamiento interesante, y no le veo ningún error de bulto. Es una forma diferente de mirar las cosas, de modo que es posible que lo que para ti es "localidad a nivel ondulatorio" es la "no localidad" para otros... :)


De: Ango
2012-11-18 23:23:53

Recomiendo el libro 'La realidad cuántica' de Andrés Cassinello y José Luis Sánchez Gómez para tratar este tema. Simplemente imprescindible.


De: Persi
2012-12-05 19:58:08

Me parece inconcebible que un fotón altere instantáneamente su comportamiento en el caso de que haya un detector, independientemente de la distancia que los separe.

Supongamos que cogemos el interferómetro que hemos construido (sin bomba) y le quitamos la pantalla de la derecha (donde no se da la interferencia destructiva) e instalamos otro interferómetro exactamente igual, esta vez con bomba incluida.

De esta forma, supuestamente "obligamos" al fotón a comportarse como una onda durante el recorrido del primer interferómetro (cuando había una pantalla, esta actuaba como detector y es de esperar que cualquier detector que se ponga después de este punto no influirá en su comportamiento) y en cambio, durante el recorrido del segundo interferómetro se comportará como una partícula, como en el artículo se describe.

¿Cómo rayos "sabe" el fotón cuándo y cómo debe comportarse????

Lo que quiero decir es que ¿No sería más lógico interpretar que el fotón se comporta todo el rato de una misma forma, pero que se nos escapa algo en la medición? Por ejemplo (paja mental): El fotón recorre un único camino de los posibles, de manera que cada vez que se topa con un semiespejo y se desvía en una dirección u otra, un "algo" virtual (su probabilidad alternativa) hace el otro posible recorrido, siendo capaz de interferir con la partícula. Será una ridiculez, pero suena más descabellado pensar que el fotón "sabe" cómo actuar dependiendo de la situación.

Perdón por la parrafá solo por una opinion y "enhorabuenísima" por esta serie, creo que la más destacable de este sitio, por la relación dificultad del tema - capacidad de transmitirla - paciencia. Saludos!


De: Ángel
2014-01-15 11:48

Buenas!

Mi más sinceros agradecimientos por haberos conocidos a usted Pedro y su página web. Creo que son pocos los divulgadores de física que se han tomado la ardua tarea de hacer entender de verdad a la gente de que están hablando. Escribo, porqué después de creer haber entendido este maravilloso experimento, me ha asaltado una duda que por su sencillez asoma sospechosa:

Si usaramos como detector de bomba, el experimento de Young de la doble rendija, colocando la bomba en una de las dos rendijas. ¿No conseguiríamos el mismo efecto? Si en el fondo de la pantalla, se ilumina la banda contraria al lugar en el que se encontraba la bomba, era explosiva. Si se ilumina alguna de las franjas resultantes del patrón de interferéncia, concluimos entonces que no era explosiva, puesto que la bomba no ha actuado como detector.

Gracias!

De: jcb
2014-01-30 19:46

Estimado Pedro,

Gracias por lo que estás haciendo. Respecto al experimento, si no hay detector,el fotón se transmite como onda, la bomba explotará siempre si es bomba verdadera o se alumbrará siempre solo la pantalla de la derecha si es bomba falsa y si hay detector, el fotón se transmite como partícula, luego al pasar por abajo y luego terminar alumbrando en la pantalla de arriba por probabilidades, porqué esto implica que la bomba sea verdadera ?.

De: Roger
2014-01-31 17:19

Hola jcb, no soy Pedro pero creo que puedo responder a tu pregunta, verás, la respuesta a que, si se ilumina la pantalla de arriba la bomba es necesariamente verdadera es la siguiente: Tiene que quedarte muy claro que las bombas verdaderas actuan como detectores de fotones, mientras que las falsas no, por lo tanto (y eso lo explica mucho mejor Pedro en el articulo) si la bomba es falsa, la particula actuará como una onda y por lo tanto solo se iluminará la pantalla de la derecha. Si por lo contrario la bomba es verdadera, esta actua como un detector de fotones, lo que obliga al fotón a actuar como una partícula, por lo tanto el fotón no puede interactuar consigo mismo para anular el rayo que se dirige a la pantalla de arriba, así que hay un % de que esa se ilumine.

Si analizas bien las situaciones explicadas anteriormente te daras cuenta de que la pantalla de arriba solo se puede iluminar si el fotón no ha interactuado consigo mismo, así que tiene que haber actuado como una particula, y por lo tanto para que se comporte así tiene que haber un detector por lo tanto la bomba ha actuado como detector ergo es verdadera.

Espero haberme explicado con suficiente claredad.

De: jcb
2014-01-31 19:47

Hola Roger,

Perfecto, me quedó muy claro, no había captado que la bomba verdadera es a su vez por dentro el detector de fotones y la bomba falsa es la misma bomba pero sin el detector activado por dentro. O sea la conclusión sorprendente es que el fotón sabe apriori si le pusieron en su futuro camino un detector activado o no. Estoy bien ?.

De: Roger
2014-01-31 21:18

Si, yo llegué a la misma conclusión y ya que según afirma Pedro eso se ha demostrado que funciona es una de las "prubeas" que me llevan a pensar que la realidad no es local (como verán más adelante en esta seria, no voy a estropearte el final ;))

De: Alejandro
2014-05-22 20:23

Digo yo... Heisenberg, en "física y filosofía", plantea que la dualidad onda-corpusculo introduce un concepto parecido al de "potencia" de Aristóteles: No es ni una onda ni un corpúsculo, es los dos en potencia, hasta que se nos manifiesta de una forma u otra al interactuar con él.

Por otra parte, ¿no tendrá algo que ver el concepto de espacio-tiempo de Minkowski? O sea, NOSOTROS como seres pensantes nos movemos a través del tiempo, o percibimos la realidad en forma sucesiva, pero la realidad "existe" ya toda en su integralidad espacio-temporal. Por eso, aunque el fotón no toque la bomba, al ponerla ahí actualisamos una "posibilidad" de manifestación, de manera que ya no es posible la otra opción, y en su lugar ocurre la que hemos hecho posible.

Tal vez esto ocurre de otras maneras en nuestras vidas todo el tiempo, pero no lo podemos medir experimentalmente...

Je, ya se entiende por qué estas cosas dan lugar a fantasías en algunos... Pero me late que por el lado de estos dos conceptos ("potencia" pasando al acto, y espacio-tiempo, donde una situación global puede quedar definida de "antemano", o sea, "antes" que el fotón llegue a la bomba, por la sola presencia de la bomba en su "futuro" camino) está la respuesta, tal vez...

Lo que no sé es si la relatividad de los espacio-tiempos locales tienen algo que ver con esto, como se sugiere en la nota... Ya que todos los elementos de este experimento, ¿no forman parte de un mismo sistema inercial local? ¿O me equivoco? Aunque se me ocurre... si para la luz en el vacío el tiempo no existe, ¿eso no tendrá algo que ver? Saludos.

De: Alejandro
2014-05-26 16:16

Una pregunta para Pedro, o quien pueda responderla. Este experimento, ¿no resuelve definitivamente la discusión que se planteó antes, sobre si la dualidad onda-corpúsculo es una característica de la materia, o señala sólamente una incapacidad de conocimiento por parte nuestra, o de los instrumentos de medición actuales? Está claro en este experimento que es indiscutiblemente UNA CARACTERÍSTICA DE LA MATERIA. Gracias.

De: Emiliano
2014-06-15 02:30

Hola, me quedó una duda del experimento, ¿que pasa si pongo una bomba falsa pero considero a la luz como un corpúsculo? No habría igualmente una probabilidad del 25% de brillar la pantalla de arriba, independientemente de la naturaleza real o falsa de la bomba. Un saludo, muy bueno el artículo, no soy físico, pero esto es atrapante

De: Roger
2014-06-15 10:43

Hola Emiliano, el problema es que la luz no la puedes modificar a tu voluntad, osea, no es que puedas escoger si quieres que actúe como onda o como corpusculo según te parezca.

Pero podemos imaginarnos el siguiente caso: El detector de bombas con una bomba falsa y un detector de fotones (que no nos estallará en la cabeza ni absorberá el fotón, o por lo menos, absorberá uno y lanzará otro igual).

Aquí podemos analizar el casi igual que ha hecho Pedro para las bombas reales, así que como has dicho tú, habría las mismas probabilidades que las bombas reales de iluminar o no-iluminar una pantalla.

El problema de este experimento está en que, como he dicho, no puedes hacer que el fotón se comporte como un corpuscluo a no ser que pongas un detector (o eso he entendido yo de esta serie...) pero claro... si quieres saber si una bomba es real o falsa no tendría mucho sentido colocar un detector de fotones por ahí en medio.

Y además supongo que cuando se prepara el experimento se prepara cuidadosamente vigilando que no se cuele ningún "detector" ya que esto echaría a perder el experimento.

Y además supongo que cuando se prepara el experimento se prepara cuidadosamente vigilando que no se cuele ningún "detector" ya que esto echaria a perder el experimento.

Espero haberme explicado Roger ;)

De: anonimo
2014-08-12 12:00

hola:tengo una pregunta que me carcome por dentro....¿como es posible emitir un solo fotón? ¿y como saben que solo han emitido un solo foton? intuyo que podràn distinguir entre polarizados y no polarizados, pero si emiten mas de un fotón, se acabó el invento, no? si no se puede explicar aqui, ¿me podriais dar alguna referencia de donde buscarlo? gracias y excelente blog

De: Simplificador
2014-08-29 18:05

Por si alguien le interesa, enlazo aquí un artículo sobre un experimento reciente con entrelazamiento cuántico:

http://vozpopuli.com/next/48461-mas-dificil-todavia-como-fotografiar-al-gato-de-schr-dinger-sin-verlo

No sé será este el lugar adecuado para colgarlo, pero al leerlo ayer, me pareció que se trataba de una versión más sencilla, y puede que más contundente, de este detector de bombas Elitzur-Vaidman. ¿Lo es?

Un saludo cordial

De: Esteban
2015-02-13 15:42

Buenas, con esto se me genero una duda que me hacer pensar que entendi todo mal desde el comienzo. Si existe una manera de realizar una medicion de una particula (bomba) sin interactuar con esta y por lo tanto sin modificarla, esto no comprometería el principio de incertidumbre? Si alguien puede arrojarme algunos fotones sobre esto voy a estar muy agradecido!

De: Tommy2015
2015-10-04 11:59

Tengo la impresión q es un tipo de entrelazamiento cuántico.

En este experimento mental, creo que la onda del fotón, se divide en dos mitades, siendo la función de probabilidad la que se desplaza por 2 caminos. En caso esta función de onda interactuar con la bomba cuando esta intenta absorberla, la onda colapsa y se compactaría como corpúsculo instantáneamente.

En el caso de grandes distancias como el sistema solar, el fotón viajaría con sus dos funciones de onda de posición, a la velocidad de la luz, y cuando una de las dos funciones de onda de posición colapsa, inmediatamente los 2 fotones actuan como entrelazados, haciendo que uno de los fotones defina el estado de posición, a millones de km de distancia.

De: Artu
2015-12-07 05:36

Lo saludo desde Chile. Fui estudiante de Ingeniería hace 35 años pero sin física cuántica, y aquí estoy ahora, gozando su web. Reciba usted, mis más efusivos agradecimientos, don Pedro, por su tan esmerada y efectiva forma de enseñarnos la compleja y enigmática actualidad de la ciencia Física.

Este experimento me ha parecido “chanta” (inválido), aunque de todas maneras digno de publicarse acá como ejemplo de lo que es la experimentación cuántica en general. El aspecto inválido está en que se elije un objeto que debe medirse, debe detectarse, que debería obstaculizar un rayo luminoso, pero que se diseña al revés, incapaz de obstaculizarlo, esa falsa bomba que deja pasar el rayo como si fuese una bomba fantasma o irreal, que equivale a no poner nada frente al rayo (intencionalmente se le ha borrado la natural capacidad de chocar fotones que debe poseer todo objeto físico)

Distinto sería, si la falsa bomba fuese en apariencia similar a una bomba verdadera, pero inofensiva, digamos una bomba de juguete que nunca explota. En este caso no se le borra su natural capacidad de chocar fotones, los intercepta cada vez. Y entonces, al final, ambas pantallas mostrarán las mismas luminosidades ya sea con bomba falsa o bomba verdadera; por lo tanto, (en este experimento 100% natural) ya será imposible distinguir si es que alguna bomba es verdadera sin antes hacerla explotar.

Saludos

De: Alejandro Coria
2015-12-09 01:12

Artu, hola!

No entiendo cuál es el problema que encuentras a que algo deje pasar la luz sin absorberla. Existen muchas cosas que así lo hacen.

De: Artu
2015-12-12 15:32

Hola Alejandro ... el problema es que el éxito depende exclusivamente de la "diferente sensibilidad" frente a un fotón que se pre-define para cada tipo de bombas, al mismo tiempo que se pre-define que sólo un fotón podrá percutarlas.

¿cómo se habría fabricado cada bomba, cómo se habrìa manipulado en fábrica, sin fotones que las hagan detectables o eviten explosarlas ? O al revés, supón que existiría forma de haberlas manipulado en fábrica, entonces existirìa forma de distinguirlas antes del experimento (sin experimento)

De: Juan
2016-09-21 12:37

Felicidades aunque lleves tiempo sin actualizar, me lo sigo pasando pipa releyendo artículos.

Al releer este me asaltan dos dudas ya planteadas pero sin respuesta:

"De: chamaeleo 2010-07-23 11:10:38

Hay una cosa que no estoy seguro: ¿el fotón que se detecta en la pantalla al final es el mismo que salió del láser? ¿o al rebotar en un espejo o refractarse en el vidrio, lo que ocurre es que se absorbe el fotón original y sale un fotón nuevo?

Debo entender que el fotón no interacciona con el espejo ni con el vídrio, porque de lo contrario, estos mismos actuarían como detectores y colapsarían la función de onda del fotón. Pero si no interaccionan con el fotón, ¿porqué cambia su comportamiento? Hay algo que no me cuadra."

A mi tampoco... sobre todo lo de que sino interaccionan porque cambia su comportamiento, porque con la bomba si interacciona y con los espejos y demás objetos no, a pesar de estar compuestos de atomos que absoben fotones como el nuestro, aunque luego lo vuelvan a emitir... raro, raro, raro.

Y la segunda

"De: Angel 2014-01-15 11:48

Si usaramos como detector de bomba, el experimento de Young de la doble rendija, colocando la bomba en una de las dos rendijas. ¿No conseguiríamos el mismo efecto? Si en el fondo de la pantalla, se ilumina la banda contraria al lugar en el que se encontraba la bomba, era explosiva. Si se ilumina alguna de las franjas resultantes del patrón de interferéncia, concluimos entonces que no era explosiva, puesto que la bomba no ha actuado como detector."

No solo debería de funcionar igual sino que la tasa de éxito subiría al 50%. Patrón de inferencia, bomba falsa 100%. Impacto a el lado vacío, 50% de las veces que este la bomba verdadera = bomba verdadera (ya que si es falsa hay patrón de inferencia en lugar de impacto de partícula) el otro 50% de las veces que esta la bomba verdadera estalla la bomba. Pero así todo pasamos del 25% al 50%... y ¡el experimento es mucho mas sencillo!

De: Gustavo
2016-09-22 03:07

Coincido totalmente con Tommy2015, la onda fotón toma siempre los dos caminos, si la bomba es real al chocar la semionda tendrá 1/2 probabilidad de "colapsar", si lo hace explota, si no lo hace la otra semionda continuará y llegará al detector con 1/2 probabilidad de ir hacia arriba, ya que no está la semionda que la interfería, y colapsa al chocar con el detector superior (tambien 1/2 probabilidad de ir al detector de la derecha, colapsando), pero lo principal es que la onda fotón en ambas bombas toma ambos caminos como dos semiondas.

De: Alejandro Coria
2016-09-25 02:51

Para los que comentaron sobre el uso del experimento de Young de la doble rendija, no se podría usar para esto porque el experimento requiere muchos fotones para poder detectar las franjas de interferencia. Cada fotón recorre las rendijas y llega a la pantalla de forma individual, pero el resultado es simplemente una detección en algún punto, independientemente de si paso por las dos rendijas o por una, se necesitan muchas detecciones para que al sumar todos los puntos se vean (o no) las franjas de interferencia.

El punto del detector de bombas de Elitzur-Vaidman es que solo necesita un fotón y solo se necesita una detección en el receptor de arriba para estar seguro de que la bomba es verdadera.

De: Gustavo
2016-09-26 23:22

Entretenido!, agrego mi opinión a algunos contenidos:

De Juan "Debo entender que el fotón no interacciona con el espejo ni con el vídrio..." lo que si iteracciona es la función de onda, mientras no colapse.

"Si usaramos como detector de bomba, el experimento de Young de la doble rendija..." podríamos asegurarnos de que es una bomba verdadera si el fotón colisionase con una banda oscura del patrón de interferencia, (debería ser muy exacto porque en el resto de la superficie tiene alguna probabilidad de colisionar aunque sea falsa). En tus ejemplos pueden darse todos los casos en las distintas condiciones. Hay un experimento mejorado en el libro "los conejos de Schroedinger", en donde la posibilidad de detectar la bomba puede hacerse casi tan grande como se desee, pero no me convence...

De acuerdo con Alejandro Coria.

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