Mecánica cuántica · y computación cuántica

Todo es una onda, hasta que miras.

La mecánica cuántica es la teoría mejor comprobada de la ciencia, y también la más extraña. Las partículas se extienden como ondas, partículas lejanas comparten resultados y mirar cambia el resultado. Los ordenadores cuánticos convierten esa rareza en un nuevo tipo de computación.

Demo 1 · dualidad onda–partícula

El experimento de la doble rendija

Dispara partículas de una en una hacia dos rendijas. Cada una llega como un único punto, pero juntos los puntos forman franjas: un patrón de interferencia, como si cada partícula pasara por ambas rendijas como una onda. Richard Feynman lo llamó el único misterio de la mecánica cuántica.

Demo 2 · superposición

Un cúbit que puedes girar

Un bit clásico es 0 o 1. Un cúbit puede ser cualquier punto de una esfera: el polo norte es |0⟩, el polo sur es |1⟩ y todo lo demás es una superposición. Las puertas giran la flecha; medir la lleva a un polo al azar, con más probabilidad cuanto más cerca estaba.

Arrastra la esfera para girarla

Aplica una puerta
Estado
P(0)
P(1)
Mediciones hasta ahora
ninguna todavía
Prueba estoPulsa H y luego Medir una y otra vez: más o menos la mitad 0 y la mitad 1. Ahora pulsa H, Z, H: la flecha acaba en |1⟩ siempre. La fase, invisible en una sola medición, dirigió el resultado. Los algoritmos cuánticos se construyen con ese tipo de interferencia.
Demo 3 · entrelazamiento

Acción fantasmal: la prueba de Bell

Einstein esperaba que las partículas entrelazadas llevaran instrucciones ocultas desde el principio. En 1964 John Bell encontró una forma de comprobarlo: cualquier teoría de «instrucciones ocultas» da correlaciones de como máximo 2 en la prueba CHSH, mientras que la mecánica cuántica predice unos 2,83. Los experimentos dan la razón a la mecánica cuántica, lo que valió el Nobel de 2022 a Aspect, Clauser y Zeilinger.

predicción cuántica mejor modelo de instrucciones ocultas tus pares medidos
Cómo leerloAlicia y Bob miden cada par muy lejos uno del otro. Una correlación de −1 significa que siempre discrepan; 0, que no hay relación. Las curvas difieren más en torno a 45° y 135°, justo donde mira la prueba de Bell.
Demo 4 · computación cuántica

La búsqueda de Grover: encontrar la aguja más rápido

Para encontrar un elemento marcado entre 16 mirándolos de uno en uno necesitas 8 intentos de media. El algoritmo de Lov Grover de 1996 necesita unos 3. Empieza con todos los elementos igual de probables y repite dos pasos que bombean probabilidad hacia la respuesta correcta.

Toca una barra para elegir qué elemento está marcado

Pasos de Grover
0
Probabilidad de encontrarlo
Ideas clave

Las reglas extrañas, una por una

Interpretación¿Qué ocurre cuando mides?Coste
Copenhague (Bohr, Heisenberg, década de 1920)La función de onda «colapsa» en un resultado. No preguntes qué pasa en medio.Nunca dice qué cuenta como medición
Muchos mundos (Everett, 1957)Nada colapsa. Ocurren todos los resultados, cada uno en su propia rama de la realidad.Un número inimaginable de mundos invisibles; la probabilidad es difícil de explicar
Onda piloto (de Broglie 1927, Bohm 1952)Las partículas siempre tienen posición, guiadas por una onda real. Totalmente determinista.Influencias instantáneas a distancia; difícil de conciliar con la relatividad
Colapso objetivo (GRW, 1986)El colapso es un proceso físico real y aleatorio que los objetos grandes desencadenan rápidamente.Modifica ligeramente la teoría; los experimentos lo están buscando
QBismo y visiones relacionalesLa función de onda es información o creencia, no algo físico.Deja abierto cómo es el mundo por debajo
Computación cuántica

De una física extraña a un nuevo tipo de ordenador

Un ordenador cuántico no es un ordenador normal más rápido. Es una máquina para dirigir la interferencia. Para unos pocos problemas eso es muchísimo mejor; para la mayoría de las tareas cotidianas no aporta nada.