What can Schrödinger's cat teach us about quantum mechanics? - Josh Samani

¿Qué puede enseñarnos el gato de Schrödinger sobre la mecánica cuántica? - Josh Samani

Traductor: Ciro Gomez Revisor: Emma Gon

Consider throwing a ball straight into the air.

Piensa que lanzas una pelota al aire.

Can you predict the motion of the ball after it leaves your hand?

¿Puedes predecir cómo se moverá

después de que dejó tu mano?

Sure, that's easy.

Claro, es fácil.

The ball will move upward until it gets to some highest point,

La pelota se irá hacia arriba hasta que llegue al punto más alto

then it will come back down and land in your hand again.

y luego regresará a tu mano.

Of course, that's what happens,

Por supuesto, eso es lo que pasa,

and you know this because you have witnessed events like this countless times.

y lo sabes ya que has sido testigo

de eventos similares muchas veces.

You've been observing the physics of everyday phenomena your entire life.

Has observando la fisica

de los fenómenos cotidianos toda tu vida.

But suppose we explore a question about the physics of atoms,

Pero supón que hacemos preguntas

sobre la física de átomos, como:

like what does the motion of an electron

¿cómo se moverá un electrón

around the nucleus of a hydrogen atom look like?

alrededor del núcleo de un átomo de hidrógeno?

Could we answer that question based on our experience with everyday physics?

¿Podríamos responder con base

en la experiencia diaria de la física?

Definitivamente no. ¿Por qué?

Definietly not. Why?

Because the physics that governs the behavior of systems at such small scales

Porque la física que gobierna el comportamiento

de los sistemas en escalas tan pequeñas

is much different than the physics of the macroscopic objects

es muy diferente de la física de los objetos macroscópicos

you see around you all the time.

que ves a tu alrededor todo el tiempo.

The everyday world you know and love

El mundo cotidiano que conocemos y amamos

behaves according to the laws of classical mechanics.

se comporta de acuerdo con las leyes de la mecánica clásica.

But systems on the scale of atoms

Pero los sistemas en la escala atómica

behave according to the laws of quantum mechanics.

se comportan de acuerdo

con las leyes de la mecánica cuántica.

This quantum world turns out to be a very strange place.

Este mundo cuántico resulta ser un lugar muy extraño.

An illustration of quantum strangeness is given by a famous thought experiment:

Una ilustración de la rareza cuántica

está dada por un famoso experimento mental:

Schrödinger's cat.

El gato de Schrödinger.

A physicist, who doesn't particularly like cats, puts a cat in a box,

Un físico, al que no le gustaban especialmente los gatos,

pone un gato en una caja,

along with a bomb that has a 50% chance of blowing up after the lid is closed.

junto con una bomba que tiene un 50%

de probabilidad de explotar y después la cierra.

Hasta que vuelva a abrir la caja, no hay forma de saber

Until we reopen the lid, there is no way of knowing

whether the bomb exploded or not,

si la bomba explotó o no,

and thus, no way of knowing if the cat is alive or dead.

y por lo tanto, no hay manera de saber si el gato está vivo o muerto.

In quantum physics, we could say that before our observation

En la física cuántica, podríamos decir

que antes de nuestra observación

the cat was in a superposition state.

el gato estaba en un estado de superposición.

It was neither alive nor dead but rather in a mixture of both possibilities,

No estaba ni vivo ni muerto, sino más bien

en una mezcla de ambas posibilidades,

with a 50% chance for each.

con una probabilidad del 50% cada una.

The same sort of thing happens to physical systems at quantum scales,

El mismo tipo de cosas sucede

en los sistemas físicos a escala cuántica,

like an electron orbiting in a hydrogen atom.

como un electrón en órbita en un átomo de hidrógeno.

The electron isn't really orbiting at all.

El electrón no está realmente orbitando para nada.

It's sort of everywhere in space, all at once,

Es como un espacio en el que está en todas partes a la vez,

with more of a probability of being at some places than others,

con más probabilidad de estar en algunos lugares que en otros,

and it's only after we measure its position

y es solo después de medir su posición

that we can pinpoint where it is at that moment.

que podemos señalar dónde se encuentra en ese momento.

A lot like how we didn't know whether the cat was alive or dead

Muy parecida a la forma en que

desconocíamos si el gato estaba vivo o muerto

until we opened the box.

hasta que abrimos la caja.

This brings us to the strange and beautiful phenomenon

Esto nos lleva al extraño y hermoso fenómeno

of quantum entanglement.

del entrelazamiento cuántico.

Suppose that instead of one cat in a box, we have two cats in two different boxes.

Supón que en vez de un gato en una caja,

tenemos dos gatos en dos cajas diferentes.

If we repeat the Schrödinger's cat experiment with this pair of cats,

Si repetimos el experimento

con este par de gatos, el resultado del experimento

the outcome of the experiment can be one of four possibilities.

puede ser una de cuatro posibilidades.

Either both cats will be alive, or both will be dead,

O bien los dos gatos estarán vivos, o los dos muertos,

or one will be alive and the other dead, or vice versa.

o uno estará vivo y el otro muerto, o viceversa.

The system of both cats is again in a superposition state,

El sistema de los dos gatos está de nuevo

en un estado de superposición, con cada resultado

with each outcome having a 25% chance rather than 50%.

de una probabilidad del 25% en lugar del 50%.

But here's the cool thing:

Pero aquí está lo genial:

quantum mechanics tells us it's possible to erase

la mecánica cuántica nos dice que es posible borrar

the both cats alive and both cats dead outcomes from the superposition state.

el estado de superposición de los dos gatos vivos o muertos.

In other words, there can be a two cat system,

En otras palabras, habrá un sistema de dos gatos,

such that the outcome will always be one cat alive and the other cat dead.

tal que el resultado será siempre un gato vivo y el otro muerto.

The technical term for this is that the states of the cats are entangled.

El término técnico para esto es

que los estados de los gatos se entrelazan.

But there's something truly mindblowing about quantum entanglement.

Pero hay algo realmente alucinante sobre el entrelazamiento cuántico.

If you prepare the system of two cats in boxes in this entangled state,

Si se prepara el sistema de dos gatos

en cajas en estado de entrelazamiento,

then move the boxes to opposite ends of the universe,

y se llevan a extremos opuestos del universo,

the outcome of the experiment will still always be the same.

el resultado del experimento seguirá siendo siempre el mismo.

One cat will always come out alive, and the other cat will always end up dead,

Un gato siempre va a salir con vida,

y el otro gato siempre va a terminar muerto;

even though which particular cat lives or dies is completely undetermined

no obstante, cuál gato vive o muere

es completamente indeterminado

before we measure the outcome.

hasta que midamos el resultado.

How is this possible?

¿Cómo es esto posible?

How is it that the states of cats on opposite sides of the universe

¿Cómo es que los estados de los gatos en lados opuestos del universo

can be entangled in this way?

pueden entrelazarse en esta forma?

They're too far away to communicate with each other in time,

Están muy lejos para comunicarse en el tiempo,

so how do the two bombs always conspire such that

así que, ¿cómo las dos bombas siempre conspiran de tal manera

one blows up and the other doesn't?

que una explota y la otra no?

You might be thinking,

Podrías estar pensando,

"This is just some theoretical mumbo jumbo.

"Esto es solo un galimatías teórico.

This sort of thing can't happen in the real world."

Este tipo de cosas no pueden ocurrir en el mundo real".

But it turns out that quantum entanglement

Pero resulta que el entrelazamiento cuántico

has been confirmed in real world lab experiments.

se ha confirmado en experimentos de laboratorio en el mundo real.

Two subatomic particles entangled in a superposition state,

Dos partículas subatómicas entrelazadas en un estado de superposición,

where if one spins one way then the other must spin the other way,

donde el espín de uno va en la dirección inversa del otro,

will do just that, even when there's no way

lo hacen exactamente así, incluso aunque no haya forma

for information to pass from one particle to the other

de que la información vaya de una partícula a la otra

indicating which way to spin to obey the rules of entanglement.

indicándole en qué dirección girar

para obedecer las reglas del entrelazamiento.

It's not surprising then that entanglement is at the core

No es de extrañar que el entrelazamiento

of quantum information science,

esté en el centro de la ciencia de la información cuántica,

a growing field studying how to use the laws of the strange quantum world

un campo creciente de estudio

sobre cómo utilizar las leyes del raro mundo cuántico

in our macroscopic world,

en nuestro mundo macroscópico,

like in quantum cryptography, so spies can send secure messages to each other,

como en criptografía cuántica,

así los espías puedan enviar mensajes seguros entre sí,

or quantum computing, for cracking secret codes.

o la computación cuántica, para descifrar códigos secretos.

Everyday physics may start to look a bit more like the strange quantum world.

La física del día a día puede empezar a parecer

un poco más como el extraño mundo cuántico.

Quantum teleportation may even progress so far,

La teletransportación cuántica incluso puede progresar tanto,

that one day your cat will escape to a safer galaxy,

que un día tu gato se escapará a una galaxia más segura,

where there are no physicists and no boxes.

donde no existan físicos ni cajas.