Recientemente los medios de comunicación se han hecho eco del anuncio hecho por Google de un avance definitivo en la computación cuántica. Inmediatamente, su competidor IBM ha precisado que se trata de un paso importante pero no definitivo.
Con todo, lo que nos ocupa aquí es el lenguaje usado en este tema por físicos y periodistas.
En efecto, todos entendemos que un bit es la posición de 0 o de 1, pero no las dos a la vez. En cambio, ahora se nos dice que un qubit, o quantumbit, consiste en las dos posiciones 0 y 1 a la vez. Y que en esto consistiría la enorme ventaja de la computación cuántica sobre la convencional ahora en uso.
En los años 30 del siglo XX se hizo famoso el gato de Schrödinger, que estaría medio vivo y medio muerto a la vez. Pero la vida responde al dilema o estamos vivos o estamos muertos. Es imposible las dos cosas a la vez. No hay término medio entre la vida y la muerte. Ahora se repite el mismo absurdo lenguaje a propósito de la computación cuántica.
Por supuesto, deseamos un feliz éxito a las investigaciones en marcha. Y que pronto tengamos ordenadores mucho más potentes y rápidos que los actuales. Pero pidamos mayor rigor y precisión lógica en el lenguaje usado sobre la futura computación cuántica
La clave está en la palabra puede.
Si compro un billete de lotería, hasta el sorteo es correcto escribir
me puede sí tocar y me puede no tocar
No hay contradicción en ello. Más bien ambas posibilidades se reclaman una a la otra. Pero el día del sorteo una de las dos posibilidades se hace actual, y entonces surgiría la contradicción, si se escribiese
sí me ha tocado y no me ha tocado
La física cuántica es sin duda desconcertante. Su aparato matemático predice con éxito lo que luego se comprueba en los laboratorios, y no digamos en las cadenas industriales que incorporan tecnología cuántica. Pero el mundo, o la realidad que debiera corresponder a ese aparato matemático, nada tiene que ver con el mundo familiar que aprecian nuestros sentidos.
El ejemplo más emblemático sigue siendo el experimento de las dos rendijas. Se espera que un electrón indivisible atraviese una sola de las dos rendijas de una placa, tras la cual se coloca una pantalla. Asombrosamente, en vez de pasar por una de las dos rendijas, pasa por las dos a la vez, como si fuese la onda de un fluido. Y por muy alejadas que estén las rendijas una de otra. Se produce en la pantalla el conocido patrón de interferencias.
Pero si se pone en una rendija un detector que registre el paso del electrón, éste deja de producir interferencias y atraviesa la placa como partícula por una de las dos rendijas, dejando su impronta en la pantalla de acuerdo sólo con la difracción. Si el electrón individual pasa por la rendija con detector, es debidamente registrado. Si pasa por la rendija sin detector e impacta en la pantalla, entonces el detector en la otra rendija no da señal, y con ello deja claro que ha pasado por la otra rendija.
Parece como si el electrón no se dejase engañar. Si le observan, no produce interferencias. Sólo las produce, mientras no le observen. En su pintoresco lenguaje, Bohr afirmaba que electrón se da cuenta de cuándo y cómo le observan, y en consecuencia decide continuar como partícula o convertirse en onda.
Todos los físicos están de acuerdo en que la función de onda Ψ, propuesta por Schrödinger, refleja los múltiples estados posibles de un objeto cuántico. Más concretamente, asigna probabilidades, que no son otra cosa que posibilidades cuantificadas. No se incurre en contradicción por decir hay un 1% de probabilidades de que me toque la lotería y 99% de probabilidades de que no me toque.
Pero al hacer una medición, la función Ψ colapsa, como se dice, en un estado concreto y observable. En el experimento en cuestión, el electrón es observado cuando pasa por una rendija y es controlado, directa o indirectamente, por el detector. Y también es observado cuando deja impreso su impacto en la pantalla según el patrón de interferencias, o si hay detectores, obedece únicamente a la difracción.
Las posibilidades lógicas como tales no caen bajo nuestra intuición sensible. Lo mismo que las probabilidades matemáticas. No las vemos ni tocamos. Aunque quisiéramos observarlas, no lo lograríamos. Son conceptos o ideas, no cosas o hechos. Podemos pensarlas intelectualmente, pero no observarlas empíricamente.
La función Ψ describe el ilimitado conjunto de probabilidades donde puede estar el electrón. El físico americano Hugh Everett III propuso en los años sesenta del siglo pasado que Ψ es en realidad un conjunto de universos paralelos. No se le hizo mucho caso, quizá porque no insistió suficientemente en calificar esos mundos de posibles. Pero con esta salvedad, su idea tiene sentido y así se empieza a reconocer ahora.
En efecto, dentro de lo exigido por la indeterminación de Heisenberg, la función Ψ nos informa de la probabilidad de encontrar un objeto cuántico en cierto lugar al hacer la medición adecuada. Pero las probabilidades matemáticas siguen siendo tan inobservables de suyo como las posibilidades lógicas. No son actuales. Antes del sorteo, no tenemos acceso empírico a la probabilidad de que salga premiado un determinado número en la lotería. Sólo podemos calcularla racionalmente.
Hay por tanto una cierta ambigüedad en la conocida expresión dualidad onda-corpúsculo. El profano se imagina que el electrón empieza a bailar, arriba y abajo, como la molécula de un fluido. Y no se trata de eso. Lo que ocurre es que las probabilidades de Ψ interactúan entre sí como lo hacen las ondas de un líquido, y sin que podamos observarlo. Eso nos parece un misterio indescifrable. Sólo observamos lo que ocurre cuando la función Ψ colapsa. En la pantalla aparece la inconfundible silueta de la difracción, si sólo hay una rejilla abierta, o si se ha puesto un detector en una de las dos. Y aparece el patrón no menos inconfundible de interferencias, si las dos rejillas están abiertas y no hay detectores en ellas.
Las probabilidades cuánticas se comportan como las moléculas de un fluido. Aunque con la fundamental diferencia de que las moléculas del fluido son observables y las probabilidades cuánticas no lo son. Por tanto, más bien debiéramos hablar de dualidad entre lo posible inobservable y lo actual observable.
El misterio de la física cuántica está en que el paso de lo real-posible a lo real-actual escapa a nuestra observación, aunque podamos seguir o predecir el proceso con éxito por medio de la función Ψ. Y cuando ésta colapsa, observamos lo único observable, lo real-actual. Pues la posibilidad de que me toque la lotería antes de comprar el billete no es ni siquiera real.
Así pues, nunca llegaremos al secreto último de la naturaleza. Ya es mucho que podamos construir artilugios cuánticos que funcionen. Propiamente, esto es lo único que podemos esperar de la ciencia.
Podríamos describir la diferencia entre física clásica y física cuántica mediante esta comparación. La física clásica sólo se ocupa de lo real-actual, del sorteo ya realizado, de qué números fueron premiados y cuáles no. En cambio, la física cuántica tiene que ocuparse además de lo que había antes del sorteo, de las probabilidades de que un número concreto fuera premiado o no. No sólo considera lo real-actual, sino también lo real-posible.
En conclusión, esperemos que cuando llegue el feliz anuncio, se respete la lógica y se nos diga correctamente
el qubit puede ser 0 y puede ser 1 a la vez
Pero sobre todo deseamos que nadie pisotee la lógica y escriba, al estilo de Schrödinger,
el qubit es medio 0 y medio 1 a la vez.
La lógica es anterior a la física y la matemática, y las condiciona.
Si (
No(
