Algunos físicos llevan mucho tiempo pensando que la mecánica cuántica permite que dos observadores experimenten realidades diferentes y conflictivas. Ahora, han realizado el primer experimento que lo demuestra.

En 1961, el físico y premio Nobel Eugene Wigner describió un experimento mental que demostró una de las paradojas más desconocidas de la mecánica cuántica. El experimento muestra cómo la extraña naturaleza del universo permite que dos observadores, por ejemplo, Wigner y un amigo suyo, experimenten diferentes realidades.

Desde entonces, los físicos han utilizado el experimento mental conocido como "Amigo de Wigner" para explorar la naturaleza de la medición y debatir si pueden existir los hechos objetivos. Eso es importante porque los científicos realizan experimentos para determinar los hechos objetivos. Pero según este argumento, si experimentan diferentes realidades, ¿cómo pueden ponerse de acuerdo sobre cuáles podrían ser estos hechos?

Eso ha dado pie a las charlas de sobremesa, pero nunca ha sido más que un experimento mental.

Sin embargo, el año pasado, los físicos notaron que los recientes avances en tecnología cuántica han hecho posible reproducir la prueba del "Amigo de Wigner" en un experimento real. En otras palabras, debería ser posible crear diferentes realidades y compararlas en el laboratorio para averiguar si se pueden reconciliar.

Ahora, el investigador Massimiliano Proietti de la Universidad Heriot-Watt en Edimburgo (Escocia) y algunos colegas suyos afirman haber realizado este experimento por primera vez: han creado diferentes realidades y las han comparado. Su conclusión es que Wigner tenía razón: estas realidades pueden ser irreconciliables por lo que es imposible ponerse de acuerdo sobre los hechos objetivos en un experimento.

El experimento mental de Wigner es sencillo en principio. Comienza con un solo fotón polarizado que, cuando se mide, puede tener una polarización horizontal o una vertical. Pero antes de la medición, de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, el fotón existe en ambos estados de polarización al mismo tiempo, lo que se denomina superposición.

Wigner imaginó a un amigo en un laboratorio diferente midiendo el estado de este fotón y registrando el resultado, mientras Wigner observaba desde lejos. Wigner no tiene la información sobre la medición de su amigo y, por lo tanto, se veía obligado a asumir que el fotón y su medición se encuentran en una superposición de todos los resultados posibles del experimento.

Wigner pudo incluso realizar un experimento para determinar si esta superposición existe o no. Es un tipo de experimento de interferencia que muestra que el fotón y la medición están en realidad en una superposición.

Desde el punto de vista de Wigner, esto es un "hecho": la superposición existe. Y este hecho sugiere que una medición no se pudo haber realizado.

Pero esto está en un claro contraste con el punto de vista del amigo, quien realmente había medido la polarización del fotón y la había registrado. El amigo podía incluso llamar a Wigner y decirle que se había realizado la medición (siempre que el resultado no sea revelado).

Así que las dos realidades están en desacuerdo entre sí. "Esto cuestiona el estado objetivo de los hechos establecidos por los dos observadores", afirman Proietti y sus compañeros.

Esa es la teoría, pero el año pasado, el investigador Caslav Brukner, de la Universidad de Viena (Austria), encontró una manera de recrear en el laboratorio el experimento del "Amigo de Wigner" con técnicas del entrelazamiento de muchas partículas al mismo tiempo.

El avance que Proietti y sus colegas han conseguido es llevarlo a cabo. "En un experimento de seis fotones con la última tecnología, hemos hecho realidad esta hipótesis ampliada del 'Amigo de Wigner'", afirman.

Utilizaron estos seis fotones entrelazados para crear dos realidades alternativas: una que representaba a Wigner y otra al amigo de Wigner. El amigo de Wigner mide la polarización de un fotón y registra el resultado. Wigner después realiza una medición de interferencia para determinar si la medición y el fotón están en superposición.

El experimento produjo un resultado inequívoco. Resulta que ambas realidades pueden coexistir aunque produzcan resultados irreconciliables, tal y como lo predijo Wigner.

Eso plantea algunas cuestiones fascinantes que obligan a los físicos a reconsiderar la naturaleza de la realidad.

La idea de que los observadores pueden finalmente reconciliar sus mediciones en algún tipo de realidad fundamental se basa en varios supuestos. El primero es que los hechos universales realmente existen y que los observadores pueden ponerse de acuerdo sobre ellos.

Pero también hay otras suposiciones. Una es que los observadores tienen la libertad de hacer las observaciones que deseen. Y otra es que las elecciones que hace un observador no influyen en las elecciones que hacen otros observadores, una suposición que los físicos llaman el principio de localidad.

Si hay una realidad objetiva en la que todos pueden estar de acuerdo, entonces todas estas suposiciones se mantienen.

Pero el resultado de Proietti y sus colegas sugiere que la realidad objetiva no existe. En otras palabras, el experimento señala que una o más de las suposiciones (la idea de que existe una realidad sobre la que podemos estar de acuerdo, la idea de que tenemos la libertad de elección o la idea del principio de localidad) debe ser errónea.

Por supuesto, hay otra forma de verlo para aquellos que se aferran a la idea convencional de la realidad. Y existe algunas otras lagunas que los experimentadores han pasado por alto. De hecho, los físicos han intentado durante años cerrar las lagunas en experimentos similares, aunque admiten que tal vez nunca sea posible cerrarlas todas.

Sin embargo, el experimento tiene importantes implicaciones para el trabajo de los científicos. "El método científico se basa en los hechos, determinados mediante las mediciones repetidas y acordados a nivel general, independientemente de quién los haya observado", concluyen Proietti y sus compañeros. Y, sin embargo, en el mismo artículo, socavan esta idea, tal vez de forma fatal.

El siguiente paso es ir más allá: diseñar experimentos para crear realidades alternativas cada vez más extrañas que no puedan reconciliarse. Dónde nos llevará esto es lo que nadie puede adivinar. Pero Wigner y su amigo seguramente no se sorprenderían.

Ref: arxiv.org/abs/1902.05080 : Experimental Rejection of Observer-Independence in the Quantum World