La gravedad no actúa de manera extraña en esos experimentos propuestos. O al menos eso todavía no lo sabemos.
Imagínese dejar caer una piedra. Ahora imagina colocarlo en dos lugares a la vez. Ésa es la premisa de la superposición cuántica aplicada a la materia. Pero si un objeto masivo puede estar en múltiples puntos simultáneamente, ¿cómo se ve la gravedad que genera? ¿El propio espacio-tiempo se dobla en múltiples direcciones a la vez?
Este es el santo grial de la física. Tenemos mecánica cuántica para las cosas diminutas. Tenemos la relatividad general para las cosas pesadas. Se niegan a dar la mano.
Un nuevo artículo publicado en npj Quantum Information sugiere que tal vez hemos estado analizando mal el apretón de manos todo el tiempo. Investigadores de la Universidad de Kyushu, Waterloo y Estocolmo sostienen que lo que parece evidencia de la gravedad cuántica podría en realidad ser simplemente materia cuántica que se mueve a través de la gravedad clásica normal.
No es una desacreditación. Es una etiqueta de advertencia.
La relatividad de las superposiciones del espacio-tiempo
El estudio introduce un concepto que llaman “Relatividad de las superposiciones del espacio-tiempo”. Suena sofisticado, pero es un problema práctico de interpretación.
Piense en ello como proyecciones de mapas. Puedes proyectar un globo esférico sobre una hoja plana de muchas maneras diferentes. Las matemáticas cambian. Las formas se distorsionan. Pero las masas continentales permanecen en las mismas posiciones relativas.
En términos de física, el mismo resultado experimental se puede interpretar de dos maneras:
1. La gravedad está en una superposición cuántica (lo que estamos buscando).
2. La materia está en una superposición cuántica que se mueve a través de un campo gravitacional clásico estándar (lo que ya sabemos que existe).
Ambos modelos producen exactamente los mismos datos observables.
“Una interpretación describe la gravedad como si estuviera en una superposición cuántica, mientras que la otra describe partículas cuánticas que se mueven en un campo gravitacional ordinario”.
No se trata de demostrar que la gravedad es clásica. Se trata de admitir que nuestras configuraciones experimentales actuales no son lo suficientemente precisas para distinguir entre los dos.
Por qué esto rompe el consenso actual
Los físicos han estado compitiendo para construir experimentos que finalmente “detecten la gravedad cuántica”. La idea era simple: entrelazar dos masas, dejarlas interactuar sólo a través de la gravedad y observar cómo se entrelazan. Si lo hacen, la gravedad debe ser cuántica, ¿verdad?
Equivocado. No necesariamente.
Según el nuevo marco, ese entrelazamiento podría ocurrir incluso si la gravedad sigue siendo completamente clásica. Las partículas serían cuánticas. El espacio-tiempo sería clásico. Pero el resultado (una firma cuántica en la materia) parecería idéntico a un resultado en el que el espacio-tiempo mismo fuera cuántico.
Esto crea un enorme obstáculo para el diseño experimental. No se puede simplemente mostrar cualquier efecto cuántico en una interacción gravitacional para probar la teoría. Hay que descartar la alternativa clásica con una eficacia brutal.
Cómo probar la gravedad cuántica sin dejarse engañar
Entonces, ¿cómo solucionamos esto? ¿Cómo se diseña un experimento que realmente responda a la pregunta “¿es la gravedad cuántica?” ¿Sin perderse en el ruido de las explicaciones clásicas?
Los autores sugieren un estándar más estricto para la evidencia.
Si está diseñando una prueba, debe preguntarse: ¿Qué características de la gravedad cuántica no pueden explicarse mediante la física ordinaria?
Si sus datos pueden modelarse utilizando la curvatura estándar del espacio-tiempo combinada con partículas cuánticas, su experimento no ha encontrado la gravedad cuántica. Ha encontrado algo que ya entendemos, vestido con ropa cuántica.
Esto requiere aislar efectos específicos que ninguna descripción clásica puede reproducir. No basta con ver la rareza de la mecánica cuántica. Tienes que demostrar que el campo que lleva esa rareza es en sí mismo cuántico.
El panorama más amplio
Este estudio no acaba con el sueño de la gravedad cuántica. Simplemente hace que sea más difícil de ver.
Expone la “brecha de interpretación” en la física moderna. Estamos intentando medir algo fundamental con herramientas creadas para las viejas reglas. Hasta que descubramos qué resultados experimentales son genuinamente exclusivos de la gravedad cuántica y cuáles son simplemente trucos clásicos, estaremos mirando sombras.
Los investigadores involucrados (Foo, Suryaatmadja, Mann y Zych) esencialmente están entregando a los experimentadores una lista de verificación. Antes de celebrar un descubrimiento, asegúrese de no estar simplemente viendo una obra de teatro.
Todavía no sabemos qué hace la gravedad a nivel cuántico. Simplemente sabemos que “parecer cuántico” ya no es prueba suficiente.
¿Y honestamente? Eso es un alivio. Si fuera fácil de probar, probablemente ya estaría resuelto. El hecho de que requiera desenredar los fantasmas clásicos de las señales cuánticas explica por qué todavía estamos esperando la respuesta.
Referencia:
“Relatividad y decoherencia de las superposiciones del espacio-tiempo” por Joshua Foo, Cendikiewan Suryaatmadja, Robert B Mann y Magdalena Zych.
npj Quantum Information, 13 de mayo de 2024.
