Con todas las computadoras cuánticas que supuestamente ya existen, ¿por qué nadie ha repetido aún el experimento cuántico Zeno de Kwiat et al. de 1999 con un qbit en lugar de un objeto opaco?
¿Por qué no una puerta de fase condicional (o lectura dispersiva)? Al cambiar de un objeto opaco (que bloquea/absorbe) a un objeto birrefringente (que cambia de fase), podríamos pasar de una "prueba de supervivencia" (Zeno) a una "prueba de interferencia", que es mucho más robusta contra la decoherencia. 1. El pivote: de "pared" a "lente" En el experimento original de Kwiat/Zeno, la "Bomba" (Observador $P$) actúa como un Muro: El mecanismo: detiene el fotón (absorción) o lo deja pasar. El problema: Para demostrar que el objeto está en superposición, es necesario que el fotón sobreviva a una "zona de peligro" muchas veces ($N \to \infty$). Cualquier imperfección provoca pérdida, que simula un colapso. ¿Por qué no sustituir la “bomba” por una lente birrefringente? El mecanismo: el objeto permite que el fotón pase en ambos estados, pero "etiqueta" al fotón con un cambio de fase específico o una rotación de polarización dependiendo del estado del objeto. Si el objeto es $|\uparrow\rangle$: el fotón pasa con fase $+\phi$. Si el objeto es $|\downarrow\rangle$: el fotón pasa con fase $-\phi$. Resultado: El fotón nunca se bloquea. Siempre pasa, y el sistema se entrelaza en lugar de congelarse. 2. Superar los desafíos de la ingeniería A. Solución de "N baja" (solución única) El efecto Zenón requiere $N \aprox 20-100$ ciclos para "congelar" el estado. En una configuración birrefringente, solo se necesita $N=1$ (una sola pasada). No es necesario congelar la evolución del objeto; sólo es necesario correlacionarlo con él. Mientras el fotón interactúe una vez, transporta la información de fase. Esto reduce el tiempo del experimento de microsegundos a nanosegundos, superando el reloj de decoherencia. B. Solución de "baja interacción" (mediciones débiles) En el experimento de Zenón, si la "bomba" es solo un 50% opaca, el experimento falla. En este experimento, si la interacción es débil (por ejemplo, el desfase es minúsculo, digamos $10^\circ$), aún puede funcionar. Interferometría: Se mezcla el fotón de salida con un haz de referencia. Incluso un pequeño desfase crea un cambio detectable en el patrón de interferencia. Valores débiles: al repetir el experimento muchas veces, se puede distinguir estadísticamente el patrón de interferencia de una superposición del patrón de una mezcla clásica, incluso con interacciones débiles. C. Solución de la "Eta baja" (La estrategia del heraldo) Esta es la parte más crítica. ¿Podemos recuperar la información con alta confianza... a pesar de que el detector haya hecho clic? La solución: Usamos Heralding (Post-selección). Colocamos detectores al final de la ruta y solo analizamos los datos donde realmente hacen clic. El resultado: si los fotones supervivientes muestran franjas de interferencia correlacionadas con el qubit, hemos demostrado que, para esos eventos específicos, la superposición permaneció intacta. La advertencia: Esto puede satisfacer a muchos. Pero no justificaría plenamente la RQM contra un inflexible. Un escéptico aún podría argumentar la falla de detección: "¡El colapso SÍ ocurrió! Ocurrió en el 50% de los fotones que se perdieron (Eta baja). Solo me estás mostrando a los supervivientes". Para cerrar esta falla por completo, seguiríamos necesitando una alta eficiencia ($\eta > 82\%$), pero la configuración birrefringente tiene muchas más probabilidades de lograrlo que la configuración Zeno, ya que pasar la luz a través de un cristal transparente tiene, por naturaleza, menos pérdidas que rebotarla en espejos. 3. La configuración específica del experimento Para materializar el concepto, no utilizaríamos "polarizadores" en el sentido clásico. Utilizaríamos circuitos QED (cúbits superconductores), que son el principal candidato para este tipo de "superposición mesoscópica". La configuración: Observador ($P$): Un Transmon Qubit (un átomo artificial visible a simple vista) dentro de una cavidad de microondas. Lo preparamos en superposición: $\frac{1}{\sqrt{2}}(|g\rangle + |e\rangle)$. Sistema ($S$): Un pulso de fotones de microondas. Birrefringencia (desplazamiento dispersivo): sintonizamos la cavidad con el régimen dispersivo. Si el Qubit es $|g\rangle$, la cavidad efectivamente tiene "Índice de Refracción A". Si el Qubit es $|e\rangle$, la cavidad tiene "Índice de refracción B". Detectores: Corrección crucial: Mencionaste colocar los detectores "en la posición del objeto". Esto destruiría la superposición. En su lugar, colocamos los detectores después de la cavidad. Medimos la fase del fotón reflejado (detección homodina) y luego medimos el estado del Qubit. La Vindicación: Buscamos correlaciones de Bell entre la fase del fotón y el estado del cúbit. Si observamos estas correlaciones, hemos demostrado que el cúbit no colapsó a un estado clásico al ser impactado por el fotón, sino que entró en una superposición entrelazada con el fotón. Este experimento es técnicamente factible hoy en día y es el candidato más fuerte para el "experimento sofisticado" que Rovelli imaginó.