¿Qué es un gato de Cheshire cuántico? ¿Qué significa que una partícula se separe de sus propiedades físicas?

Como disculpa, se requiere cierto conocimiento de nivel básico y conocimientos de física cuántica para leer esta respuesta.

En la teoría clásica, una fuerza de fuerza actúa sobre una partícula solo si la fuerza está actuando en el punto donde se aplica, pero este no podría ser el caso en la teoría cuántica (efecto Aharonov-Bohm). Esto desconcierta completamente a uno que tiene una comprensión clásica de las interacciones naturales.

Lo que dice la teoría cuántica es que dos partículas que comienzan en la misma situación luego se comportarán de manera diferente entre sí. La naturaleza no es determinista: el futuro es independiente del pasado. Einstein se molestó con esto como ‘Dios no juega con los dados’. Y creo que esta es su oración metafórica más mal citada y malinterpretada. Se le presenta como hombre religioso sobre la base, pero no es así. Ver la opinión de Vasant Natarajan.

Einstein era un acérrimo negador de QM, pero su descripción del efecto fotoeléctrico dio lugar al desarrollo de QM. Por la misma frase, estaba tratando de mostrar lo poco convencional de QM. En mecánica cuántica, las partículas no tienen posiciones y velocidades bien definidas. En cambio, están representados por lo que se llama una función de onda. Este es un número en cada punto del espacio. El tamaño de la función de onda da la probabilidad de que la partícula se encuentre en esa posición. Entonces, este juego de probabilidad (= dados) no fue del agrado del Sr. Einstein. Vayamos al grano.

Los físicos son los amantes de los gatos. El gato de Schrodinger. Al igual que el gato de Schrodinger, los físicos se enfrentan a otro gato hoy en día: ‘Quantum Cheshire Cat’. El nombre ha sido tomado de “Las aventuras de Alicia en el país de las maravillas” por Lewis Carroll (1865). En él, un pequeño pueblo, Cheshire, Alice viene de la nada (no profundicemos en eso por ahora). El nombre significa, ella vio muchas maravillas, un gato era uno de ellos, uno tortuoso. El gato puede desaparecer en cualquier momento dejando un rastro de humo, muy similar a las estelas de vapor o al escape húmedo de los chorros. Este gato puede aparecer y desaparecer por sí solo. Incluso si se ha ido, la sonrisa humeante permanece allí por un tiempo y se va empujándonos con desconcierto. Alice era de la vista:

“¡Bueno! ¡A menudo he visto un gato sin una sonrisa, pero una sonrisa sin un gato! ¡Es lo más curioso que he visto en mi vida!”

El fenómeno ‘Cheshire Cat’ es solo un concepto. Incluso se puede observar en enredos cuánticos, como a veces un objeto se comporta como el gato de Cheshire. Recuerde, aquí objeto significa la ‘partícula’, porque nuestra investigación todavía ha estado a la altura de las partículas. Las propiedades y el objeto se vuelven antitéticos. La física cuántica es extraña, Cheshire Cat el extraño. ¿Se pueden extraer propiedades de algún objeto? ¿Puedes asaltar un objeto de su color? Sí, las partículas pueden quitar sus propiedades al igual que este gato en cuestión.

Opino que debe tener en cuenta al profesor Yakir Aharonov de la Universidad Chapman, California. Este científico solitario o un teórico le gusta trabajar en sí mismo, rara vez se enfrenta a las cámaras. Discutió en 2013 que un fotón puede separarse de su polarización.

Bueno. ¿Polarización? Se puede tomar como una propiedad de dirección de una ola. Aharonov y sus amigos (compañeros de papel) afirman que esta propiedad puede separarse de un fotón. Recientemente en 2016, un profesor llamado Tobias Denkmayr hizo el mismo experimento junto con sus amigos. Los neutrones se pueden separar de su espín o de las propiedades de producción de impulso (angular). Analiza el resultado de este Denkmayr. Si separamos este giro, su momento magnético se puede separar, su única identidad no tiene carga.

Según el artículo de Raul Corra en New Journal of Physics, el efecto Cheshire previamente estudiado por Aharonov es realmente importante para comprender la realidad cuántica. La explicación del partido Denkmayr fue la suya y también puede describirse de muchas otras maneras, ya que estamos tratando con la física cuántica.

  • En resumen, de acuerdo con este concepto de ‘Gato de Cheshire cuántico’: si se coloca un dispositivo de medición en el camino de las partículas, sus propiedades comienzan a viajar por separado [leer Paradoja de 3 recuadros]. Y esta es la primera vez en la historia humana.

Otras lecturas:

  • La paradoja de Hardy
  • Mediciones Débiles
  • Mediciones pre y post selección
  • Paradojas cuánticas

El gato es un neutrón; su sonrisa es el momento magnético del neutrón. Al igual que el gato ficticio que desaparece mientras permanece su sonrisa, en el experimento en cuestión el neutrón va en una dirección pero su “sonrisa”, su momento magnético, va por otro camino. De ahí la linda analogía.