Lo que debe saber de la mecánica cuántica para entender el gato de Schrödinger y por qué la llamada “matemática cuántica” no existe

El presidente de Colombia, Gustavo Petro, ha introducido en el discurso público el concepto de «matemáticas cuánticas», generando un intenso debate y críticas.

En diversas ocasiones, el Presidente Petro ha vinculado este término con temas tan variados como la Inteligencia Artificial (IA), la seguridad pública y la economía. Sus declaraciones sugieren que esta supuesta “matemáticas cuánticas” es fundamental para el futuro tecnológico y la resolución de problemas complejos, desde la lucha contra el “crimen cuántico” hasta la formulación de tarifas energéticas.

Sin embargo, el presidente Petro estaría utilizando el término de manera incorrecta para dar una impresión de conocimiento técnico, lo que ha sido calificado como un discurso “caótico y provocador” por analistas.

Expertos y críticos señalan que no existen formalmente las «matemáticas cuánticas», sino que el término correcto es mecánica cuántica o física cuántica.

Las reacciones a sus afirmaciones han sido diversas, desde críticas de figuras políticas como el gobernador de Antioquia, Andrés Julián Rendón, que le ha pedido enfocarse en problemas reales, hasta el humor y la burla en redes sociales.

Así mismo, figuras académicas como el exrector de la Universidad Nacional Moisés Wasserman critican la interpretación de Petro. Wasserman señala que el lenguaje formalizado de la ciencia no es una pedantería, sino un esfuerzo para que los términos tengan un significado claro y sin ambigüedades.

El mundo de la Mecánica Cuántica, donde la realidad se comporta de formas inesperadas.

La física del mundo microscópico es radicalmente distinta a la cotidiana. La mecánica cuántica nos presenta un universo donde las partículas no tienen propiedades definidas hasta que se miden. Es decir, las partículas subatómicas pueden estar en múltiples sitios simultáneamente y la conexión entre ellas desafía la lógica común.

Aunque inicialmente, perturbadores para mentes como Einstein o Schrödinger, estos conceptos se han convertido en la teoría más exitosa y probada de la física moderna. El canal de YouTube QuantumFracture, con 3,8 millones de seguidores, se tomó el trabajo de explicar los principales conceptos de la mecánica cuántica para que hasta los menos expertos entiendan de qué se trata, y aquí se lo compartimos a usted.

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Qué es la superposición en la física cuántica y cómo cambia nuestra realidad

Uno de los pilares de la mecánica cuántica es la superposición cuántica. Un experimento decisivo con átomos de plata y un campo magnético mostró que estos no se desviaban de forma continua, sino que impactaban en solo dos zonas: arriba o abajo. Esto sugiere que antes de medirlos, no tenían orientación definida; era el campo quien, al interactuar, los obligaba a “elegir”.

La superposición implica que una partícula existe en varios estados al mismo tiempo, un electrón puede “girar” en ambos sentidos simultáneamente, pero al ser medido ese estado colapsa y la partícula se manifiesta en uno solo. Medir en otra orientación (por ejemplo, horizontal en lugar de vertical) hace que el colapso se dé en esa nueva dirección. Este comportamiento, en el cual nuestras preguntas definen la naturaleza de lo observado, representó una revolución en física.

Para explorar esta absurda idea, Schrödinger ideó su célebre experimento mental: el gato de Schrödinger, que estaría vivo y muerto simultáneamente hasta abrir la caja. Sabemos hoy que mantener superposiciones macroscópicas como esa es prácticamente imposible: la cuántica se manifiesta en el mundo microscopio, no en un gato completo.

Principio de incertidumbre de Heisenberg en la mecánica y física cuántica

Una consecuencia directa de la superposición es el principio de incertidumbre de Heisenberg. No es posible conocer con precisión simultánea dos propiedades complementarias de una partícula, como la velocidad y la posición, o diferentes orientaciones del spin.

Si una propiedad está definida, la otra permanece indefinida. Esto no se debe a imperfecciones de los instrumentos, sino a la propia naturaleza de la realidad cuántica: la naturaleza misma no define ambas características a la vez. Por eso, en el universo cuántico no existe un sendero definido o trayectoria: la partícula se encuentra en un estado intermedio, moviéndose en múltiples velocidades y ubicaciones al mismo tiempo.

Ondas y partículas en la mecánica cuántica: claves para entender el gato de Schrödinger

Tradicionalmente, los electrones se concebían como pequeñas bolitas. Sin embargo, la mecánica cuántica reveló su dualidad onda‑partícula. En realidad, lo que “ondula” es la superposición, como una ola que abarca muchos lugares a la vez, aunque exista un solo electrón.

La ecuación de Schrödinger, que gobierna la evolución de esa superposición, es análoga a una ecuación de onda, explicando el comportamiento ondulatorio. Un fenómeno sorprendente derivado de esto es el efecto túnel: un electrón puede atravesar una barrera de energía sin tener energía suficiente, como si se “teletransportara”. Este efecto es clave en la fusión del sol, en la química molecular, y se utiliza en tecnologías como la microscopía de efecto túnel.

Entrelazamiento cuántico y su relación con el gato de Schrödinger

La superposición permite un fenómeno aún más radical: el entrelazamiento. Dos objetos cuánticos pueden influirse instantáneamente a grandes distancias, sin conexión física evidente. Einstein lo llamó “acción fantasmal a distancia”.

Imagina dos partículas entrelazadas (o un gato y un perro cuánticos): al observar una y descubrir su estado, instantáneamente se conoce el estado de la otra, incluso si están separados por millones de kilómetros, sin necesidad de abrir su caja.

Hoy se producen partículas de luz entrelazadas y se han medido efectos a cientos de kilómetros, confirmando el entrelazamiento. Aunque poderoso, no permite transmitir información más rápido que la luz, pues el resultado de la medición es aleatorio y no controlable. Aun así, representa un potencial inmenso para la tecnología cuántica, al permitir entrelazar y controlar múltiples partículas simultáneamente.

Los campos cuánticos y por qué no existen las matemáticas cuánticas

Además, la Mecánica Cuántica revela que existen campos cuánticos en lugar de partículas aisladas. Cada tipo de partícula elemental (electrones, quarks, fotones, etc.) corresponde a un campo vibratorio. Los llamados “37 campos” del Modelo Estándar, la teoría física más completa hasta ahora (exceptuando la gravedad), explican la existencia de las partículas como excitaciones de estos campos.

Los electrones son fermiones, lo cual prohíbe que dos compartan el mismo estado cuántico, obligándolos a distribuirse en niveles de energía dentro del átomo. Esta restricción fundamenta nuestra química y existencia. A diferencia de los bosones (como fotones), que pueden ocupar el mismo estado libremente.

Este comportamiento explica fenómenos como la superconductividad, donde electrones de ciertos materiales se emparejan y ocupan el estado cuántico de menor energía, permitiendo corriente sin resistencia. También explica los enlaces químicos, esenciales para la vida.

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Las aplicaciones de la mecánica cuántica: de la computación a la metrología

Los conceptos de la mecánica cuántica no sólo han revolucionado nuestra comprensión del universo, sino que también están dando forma a tecnologías futuras.

La computación cuántica busca utilizar bits cuánticos o “cúbits”, que pueden estar en superposición (0, 1 y ambos a la vez), para resolver problemas complejos que están fuera del alcance de los superordenadores actuales. Aunque los cúbits son muy frágiles y susceptibles a errores, su potencial es inmenso para simular procesos químicos o biológicos y, potencialmente, para descifrar claves de encriptación actuales.

Además, la criptografía cuántica ofrece una forma de asegurar comunicaciones: al compartir y medir bits cuánticos, cualquier intento de espionaje modifica el estado de los cúbits, alertando a los usuarios y permitiéndoles descartar la clave comprometida.

Finalmente, la metrología cuántica explota estos fenómenos para hacer mediciones cada vez más precisas. La cuántica permite determinar la aceleración de la gravedad con gran exactitud usando nubes de átomos ultrafríos en superposición. También mejora la medición de voltajes, resistencias eléctricas, campos magnéticos y el tiempo, gracias a los relojes atómicos basados en transiciones energéticas de los átomos.

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