

News Press Service
Muy Interante
El universo que vemos y sentimos parece obedecer reglas clásicas: los objetos tienen posiciones definidas, el tiempo avanza en una dirección clara y los eventos tienen causas bien establecidas.
Pero, en el nivel más fundamental, las leyes que gobiernan la realidad son completamente diferentes. No son simplemente las tres leyes de Newton que hemos aprendido en secundaria. La física cuántica nos muestra un mundo microscópico lleno de incertidumbre, superposiciones y comportamientos que desafían nuestra intuición.
¿Cómo puede algo tan extraño y aparentemente caótico dar lugar a la estabilidad clásica que experimentamos todos los días? Esta pregunta ha intrigado a físicos durante décadas. El paso de lo cuántico a la clásica es algo que en realidad ya se había tratado teóricamente.
Ahora, un nuevo estudio llevado a cabo con simulaciones numéricas avanzadas ha logrado arrojar luz sobre este asunto. Los investigadores han modelado cómo la realidad clásica emerge de sistemas cuánticos, revelando que la decoherencia cuántica y la estructura interna de los sistemas desempeñan un papel crucial en esta transición.
Este avance ofrece una explicación matemática precisa y aborda supuestos previos sobre cómo percibimos y entendemos el mundo.
Cómo lo hicieron: simulaciones numéricas de mundos paralelos
Para desentrañar cómo los sistemas cuánticos pueden dar lugar a comportamientos clásicos, los investigadores llevaron a cabo simulaciones numéricas precisas. Usaron un modelo basado en un sistema aislado de partículas que intercambian energía, una situación ideal para estudiar la transición cuántico-clásica.

Estas simulaciones emplearon matrices aleatorias, una herramienta matemática que captura el comportamiento complejo de sistemas no integrables, como los que encontramos en la naturaleza.
El objetivo era rastrear cómo evoluciona la «coherencia cuántica»—la propiedad que permite fenómenos extraños como la superposición—cuando los sistemas se hacen más grandes. Esto les permitió observar cómo las propiedades cuánticas se diluyen progresivamente, haciendo que los sistemas se comporten de manera más clásica.
Una metáfora sencilla ilustra este fenómeno: imagina una piscina tranquila. Si lanzas una sola piedra, las ondas se extienden de manera clara, y podrías ver cómo se cruzan y se superponen. Pero si lanzas muchas piedras al mismo tiempo, las ondas comienzan a chocar y cancelarse unas a otras.
Desde la distancia, el agua parece calma, como si nada hubiera pasado. Este es el tipo de transición que las simulaciones lograron modelar matemáticamente, mostrando cómo los efectos cuánticos desaparecen a medida que se suman más partículas y se alcanza la «tranquilidad» clásica.

¿Por qué es importante esto?
Este trabajo no solo aborda una de las preguntas filosóficas más intrigantes de la física—cómo se conecta el extraño mundo cuántico con la realidad clásica que experimentamos—sino que también tiene aplicaciones prácticas de gran relevancia.
Un ejemplo lo encontramos en el campo de la computación cuántica, donde entender el proceso de decoherencia es clave para diseñar dispositivos más estables y fiables. Los ordenadores cuánticos dependen de mantener las propiedades cuánticas, como la superposición y el entrelazamiento, el mayor tiempo posible.
Este estudio proporciona herramientas teóricas para prever y controlar cuándo y cómo ocurre la transición hacia lo clásico, algo crucial para el avance de estas tecnologías.
Por otra parte, las implicaciones conceptuales son igualmente fascinantes. Este modelo ofrece un marco novedoso para explorar cuestiones fundamentales sobre el multiverso y las llamadas «historias paralelas».
Según las interpretaciones modernas de la física cuántica, cada posible evolución de un sistema puede formar parte de una historia o rama diferente.
Este trabajo demuestra cómo estas historias pueden emerger de manera coherente y cómo las propiedades clásicas surgen de manera natural incluso en sistemas aislados.
Lo que hace especialmente novedoso este avance es que, a diferencia de otros estudios que dependen de la interacción con un entorno para explicar la decoherencia, estas simulaciones muestran que las propiedades clásicas pueden emerger por sí solas en sistemas completamente aislados. Esto sugiere que la transición cuántico-clásica no depende tanto de agentes externos, sino de las propiedades internas del sistema y su complejidad.

El desafío de las bases preferidas y los universos paralelos
Un problema fundamental en la interpretación de los mundos múltiples de la mecánica cuántica es cómo elegir las bases o propiedades que definen nuestra experiencia clásica.
Si cada sistema cuántico puede descomponerse en múltiples formas, ¿qué determina que percibamos una realidad concreta? Este estudio ofrece una solución elegante y fundamentada: los sistemas tienden de manera natural hacia observables macroscópicos, como la energía o la posición, que satisfacen una condición de «decoherencia robusta».
En términos simples, esto significa que los sistemas físicos «seleccionan» automáticamente las propiedades que resultan estables y medibles a escalas humanas.
Los efectos cuánticos, como las superposiciones, quedan descartados para estas propiedades porque la decoherencia las suprime de manera sistemática.
Este resultado elimina la necesidad de suposiciones externas y refuerza la idea de que nuestra experiencia del mundo clásico es una consecuencia inevitable de las propias leyes cuánticas.
El impacto de este hallazgo es profundo. Nuestra experiencia clásica puede entenderse como una «historia decoherente» dentro de un sistema cuántico más grande, donde la decoherencia elimina las interferencias y deja solo las trayectorias o ramas que percibimos.
En términos del multiverso, sugiere que las «ramas» que experimentamos no son aleatorias ni arbitrarias, sino que están determinadas por esta robustez matemática.
Es decir, las reglas cuánticas no solo permiten la existencia de múltiples historias paralelas, sino que también definen cuáles son las más relevantes para nuestra percepción.
Entonces, ¿qué es la decoherencia cuántica?
La decoherencia cuántica es el proceso por el cual las propiedades cuánticas, como la superposición de estados, desaparecen. Esto ocurre cuando un sistema cuántico interactúa con su entorno o cuando su complejidad interna aumenta, dificultando que se mantengan las interferencias cuánticas.
Este fenómeno permite que el sistema adopte comportamientos clásicos, como los que experimentamos en nuestra vida cotidiana. Es, en esencia, el puente que conecta el extraño mundo cuántico con la estabilidad clásica.
El papel de los sistemas no integrables
Para entender cómo un sistema cuántico pierde sus propiedades extrañas y comienza a comportarse de manera clásica, es crucial analizar su estructura interna.
En este estudio, los investigadores se centraron en sistemas no integrables, aquellos cuya dinámica es inherentemente caótica y no puede describirse mediante soluciones exactas o fórmulas predecibles.
Un sistema integrable, por el contrario, tiene un comportamiento perfectamente ordenado y predecible. Para visualizarlo, imagina un reloj mecánico perfectamente diseñado: cada engranaje y cada tornillo está ajustado al milímetro, de manera que todas sus piezas trabajan en armonía siguiendo un patrón exacto. Este sería un sistema integrable, donde cada estado del sistema tiene una evolución clara y definida.
Ahora, piensa en un reloj completamente distinto, uno con engranajes desiguales y piezas que chocan entre sí de manera caótica. Este desorden interno dificulta predecir con precisión cómo se comportará el reloj a largo plazo.
Este es un sistema no integrable, y es precisamente esta falta de orden lo que lo hace tan interesante. En un sistema cuántico no integrable, este caos microscópico es el que permite que los efectos cuánticos, como la superposición o la interferencia, se disipen rápidamente.
La complejidad de los sistemas no integrables actúa como un «promotor natural» de la decoherencia. En ellos, las interacciones internas aleatorias llevan a que las propiedades cuánticas pierdan su coherencia y den paso a un comportamiento clásico.
Dicho de otra manera, en estos sistemas caóticos, las interferencias cuánticas no tienen oportunidad de persistir, lo que explica por qué el mundo que percibimos es tan estable y predecible.
Este enfoque es especialmente relevante porque demuestra que la transición hacia lo clásico no depende necesariamente de factores externos, como un entorno que actúe como «ruido». Incluso sistemas aislados, si son lo suficientemente grandes y no integrables, poseen el desorden interno necesario para que la decoherencia ocurra de forma natural.
En términos prácticos, este descubrimiento amplía nuestra comprensión de cómo la realidad clásica emerge, sugiriendo que el caos microscópico puede ser el ingrediente esencial para conectar lo cuántico con lo clásico.
Este tipo de sistemas no integrables no solo explican por qué no percibimos el comportamiento extraño del mundo cuántico, sino que también podrían ser clave para diseñar nuevos experimentos y tecnologías cuánticas que exploten este desorden a su favor.

Escalabilidad de la decoherencia
Uno de los hallazgos más fascinantes de este estudio es cómo la decoherencia—el proceso que borra las propiedades cuánticas de un sistema—se vuelve exponencialmente más efectiva a medida que un sistema crece.
Los investigadores observaron que, al aumentar el número de partículas en un sistema cuántico, los efectos cuánticos como la superposición o la interferencia desaparecen a un ritmo tan rápido que, en sistemas grandes, se vuelven prácticamente inexistentes.
Esto explica por qué no experimentamos fenómenos cuánticos en nuestra vida cotidiana: en sistemas grandes, simplemente no tienen oportunidad de manifestarse.
Para entenderlo, imagina que estás lanzando un puñado de dados. Si tiras dos o tres, es posible que obtengas combinaciones inusuales, como que todos caigan con la misma cara.
Pero si lanzas millones de dados a la vez, los resultados raros se diluyen bajo un patrón mucho más predecible: en promedio, cada cara aparece un número similar de veces, y las probabilidades de ver algo extraño se vuelven insignificantes.
Algo similar ocurre con los sistemas cuánticos: a medida que crecen, las fluctuaciones cuánticas—esas «combinaciones raras»—quedan abrumadas por un comportamiento clásico predecible.
Los investigadores utilizaron simulaciones numéricas para medir esta relación y encontraron que los efectos cuánticos decrecen con una ley de escalabilidad exponencial: cuanto mayor es el sistema, más rápido se desvanece la coherencia cuántica.
Esto significa que, en sistemas de muchas partículas, las propiedades clásicas emergen de forma inevitable, ya que las probabilidades de interferencias cuánticas se reducen prácticamente a cero.
Este fenómeno tiene implicaciones fundamentales tanto para la comprensión de la naturaleza como para el diseño de tecnologías cuánticas. Por un lado, explica por qué el mundo macroscópico que percibimos no muestra rastros del comportamiento extraño del universo cuántico.
Por otro lado, plantea desafíos y oportunidades para los científicos: en dispositivos cuánticos, mantener las propiedades cuánticas en sistemas más grandes requerirá estrategias innovadoras para evitar esta pérdida de coherencia.
En última instancia, este hallazgo refuerza la idea de que la decoherencia no solo es una transición entre dos mundos, sino un fenómeno profundamente vinculado al tamaño y la complejidad del sistema. Los sistemas grandes no pueden evitar volverse clásicos; es una cuestión de pura probabilidad matemática.

Un universo que nos protege de sí mismo
Nuestra percepción de la realidad está limitada, pero quizás esta limitación sea una forma de protección. En el nivel más profundo, el universo cuántico es extraordinariamente complejo, con infinitas posibilidades y «ramas» coexistiendo. Sin embargo, gracias a la decoherencia, solo accedemos a una pequeña fracción de esa inmensidad: las trayectorias que se han estabilizado como nuestra experiencia clásica. Si pudiéramos percibir toda la información cuántica sin filtro, el caos sería abrumador, y nuestra capacidad para encontrar sentido al mundo se desmoronaría. Es como si la propia mecánica cuántica nos ofreciera un refugio, ocultándonos las infinitas ramificaciones del multiverso y mostrándonos solo el «bosque» completo, en lugar de perderse entre los «árboles».
Este estudio no solo explica cómo emerge la realidad clásica, sino que también nos invita a reflexionar sobre nuestra posición en el cosmos. Quizás la estabilidad que experimentamos, esa sensación de orden y coherencia, sea el resultado de un mecanismo natural que nos permite vivir, entender y explorar el universo sin ser arrastrados por su complejidad fundamental.
En cierto sentido, estamos hechos para percibir un espejismo, uno que nos guía con claridad mientras, detrás del telón, la danza cuántica sigue su curso. La decoherencia es algo más que un fenómeno físico: se trata de una invitación a valorar el equilibrio entre lo visible y lo invisible en nuestra realidad.