La maravilla cuántica (de forma entendible)

by: portalcienciayficcion

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hola me llamo víctor vila y soy el administrador de portal ciencia y ficción punto com un portal comunidad en castellano dedicado a la ciencia ficción [Música] hola cómo estáis bien el vídeo de hoy es distinto de los habituales porque a excepción de esta breve introducción no voy a decir nada más en lo que queda de vídeo me he basado mayormente en diversos fragmentos sacados del programa redes os menciono rápidamente las cosas que se van a tratar en este vídeo se habla de la actualidad honda particular el experimento del gato de schrödinger el entrelazamiento cuántico la superposición de estados el principio de incertidumbre de heisenberg los ordenadores y la criptografía cuántica la función de onda la teleportación cuántica y el multiverso y los universos paralelos bueno si no estáis familiarizados con estos conceptos puede parecer muy denso y complicado pero ya veréis que el vídeo es entendible ameno y entretenido a la par que obviamente muy informativo e interesante pues vamos a verlo [Música]


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historias de otro mundo [Música] vendo menos onda le dejamos de diestros inexplicables apariciones escalofriantes [Música] vale vale ok pongámonos serios todas estas cosas no son tan misteriosas como parecen la mayoría de las veces el cerebro nos engaña otras no son más que un timo pero si de verdad os vale extrañe misterios tenéis que viajar a otro mundo al mundo de las cosas más pequeñas que conocemos al mundo de los fenómenos cuánticos en este mundo los objetos cuánticos tienen propiedades misteriosas que desafían nuestro sentido común por ejemplo superposición cuántica los bailarines por más hábiles que sean solo pueden girar para un lado o el otro pero si estos bailarines fuesen cuánticos podrían girar para los dos lados simultáneamente [Música] con esta pobre tortuga que nuestro mundo estaría condenada si fuese cuántica podría estar boca abajo y patas arriba al mismo tiempo otro misterio del mundo cuántico es la dualidad onda partícula mientras no los observamos los objetos cuánticos son concretos como este grano de arena ya la vez difusos como esta onda en un estanque de poder viajar a otros sistemas solares los astronautas no podrían hablar por teléfono como lo hacen en la tierra [Música] a esa distancia la información tardaría años en llegar de un sitio a otro cuando está en el baño prueba más tarde porque nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz sin embargo los objetos cuánticos están entrelazados se conectan instantáneamente al margen de la distancia entre ellos si estas dos manzanas fuesen objetos cuánticos al morder una la otra también aparecería mordida en el mismo momento aunque estén separadas por cientos de miles de años la explicación a estos fenómenos permanece en el campo de la especulación pero quizás algún día podamos desvelar los misterios cuánticos y aquí tenemos al padre de todos los misterios cuánticos el experimento de la doble ranura que tiene muy mala fama para entender este experimento primero tenemos que ver cómo actúan las partículas o las bolitas de masa si disparamos al azar un objeto pequeño canicas por ejemplo hacia la pantalla vemos reflejado un patrón en la pared de detrás en la que han rebotado tras pasar por la ranura y ahora si añadimos una segunda ranura lo lógico es esperar ver una segunda franja en la pared de detrás ahora probemos con ondas las ondas alcanzan la ranura se propagan y llegan a la pared de atrás donde tienen mayor intensidad justo en frente de la ranura la franja de resplandor demuestra precisamente esa mayor intensidad es un efecto similar al de la franja que dibujan las canicas pero cuando añadimos la segunda ranura ocurre algo distinto si la parte superior de una onda choca con la inferior de otra se eliminan entre ellas de esta forma en la pared obtenemos un patrón de interferencias donde chocan las dos partes superiores hay más intensidad las líneas resplandecientes y donde se eliminan no hay nada así pues cuando lanzamos algo es decir materia a través de dos ranuras obtenemos esto dos franjas de golpes pero con ondas el resultado es un patrón de interferencias con muchas franjas muy bien de momento vamos a ponernos cuánticos etc un electrón es un pedacito minúsculo de materia como una canica diminuto lanzamos una ráfaga a través de unas ranuras se comportan como las canicas sólo una franja si lanzamos estos pedacitos minúsculos a través de dos ranuras tendrían que dibujarse como en el caso de las canicas dos franjas [Música] un patrón de interferencias hemos lanzado electrón pedacitos de materia pero aparece un patrón como con las ondas no como con las canicas o cómo pueden trozos de materia generar un patrón de interferencias como una onda no tiene sentido pero los físicos son muy inteligentes y pensaron quizá las bolitas rebotan unas contra otras y crean ese dibujo y decidieron lanzar los electrones de uno en uno así no podrían afectarse unos a otros pero estuvieron así una hora y vieron aparecer el mismo patrón de interferencias no podemos ignorar la conclusión cada electrón sale como partícula se convierte en una onda de posibilidades pasa por las dos ranuras e interfiere consigo mismo hasta que golpea la pared como partícula pero matemáticamente es aún más curioso pasa por las dos ranuras y por ninguna pasa por una y por la otra todas estas posibilidades están superpuestas las unas con las otras el experimento desconcertó muchísimo a los físicos tanto que decidieron mirar con atención para decidir por qué ranura pasaba en realidad el electrón o si quieren un dispositivo de medición junto a la pantalla de las dos ranuras para ver por cual pasaba y lanzaron el electrón pero el mundo cuántico es mucho más misterioso de lo que podían haberse imaginado cuando miraron el electrón volvió a comportarse como una canica pequeña dibuja un patrón de dos franjas no un patrón de interferencias la misma acción de medir observar porque ranura pasaba conllevó que sólo pasará por una no por las dos y en ese momento los físicos se adentraron para siempre en el extraño submundo de los acontecimientos cuánticos que es la materia canicas ondas y ondas de qué y qué tiene que ver el observador con todo esto la escala más pequeña del universo la que se rige por las leyes de la física cuántica parece un desafío al sentido común los objetos subatómicos pueden estar en más de un sitio a la vez dos partículas en extremos opuestos de una galaxia pueden compartir información instantáneamente y el mero hecho de observar un fenómeno cuántico puede modificarlo radicalmente pero lo más extraño de todo según le explica el físico de la universidad de oxford black o veral eduard punset en este capítulo de redes es que el universo mismo no estaría compuesto de materia ni de energía sino de información [Música] las décadas de 1920 y 1930 con llevaron un cambio enorme en nuestra manera de percibir y entender el mundo en el campo de la física lo que cambió fue que se pasó de la física clásica que se basaba en las leyes de newton a la nueva física cuántica donde las cosas son exactamente como has descrito muy raras muy contras intuitivas hasta entonces entendíamos realmente bien el funcionamiento de los objetos si teníamos uno aquí que viajaba a cierta velocidad podríamos saber exactamente cuándo llegaría a otro lugar etcétera pero la física cuántica trajo consigo lo que has mencionado que denominamos principio de superposición según el cual cualquier objeto al parecer tiene la capacidad de estar en muchas posiciones distintas a la vez podemos tener un átomo situado aquí y allí simultáneamente es increíble y es verdaderamente increíble muy extraño es interesante porque einstein más tarde llegó a aborrecer esta propiedad e incluso murió sin creer que pudiera ser cierta creo que como la llamaba telepatía telepatía cuántica es la frase que usaba siempre era acción fantasmal la distancia porque se puede realizar un experimento aquí que de repente afecte a un objeto muy muy lejano lo cual por supuesto no es posible según la física newtoniana clásica exacto y lo llamáis a corrígeme si me equivoco lo llamáis entrelazamiento sí correcto entrelazamiento el mundo microscópico revelado por la física cuántica es un ambiente extraño donde reinan el azar y la incertidumbre y muchas posibilidades coexisten a la vez veamos un ejemplo que contiene todo el misterio de la mecánica cuántica cuando un futbolista lanza un balón se acierta el tiro la pelota pasará por una u otra abertura de la barrera de jugadores [Música] supongamos ahora que el futbolista tiene la dimensión de un átomo imaginemos que esta pelota ya no es un balón sino un electrón lo que sucederá ahora es algo del todo inesperado en lugar de pasar por una u otra abertura el electrón pasa por ambas a la vez y [Música]


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como el resultado desafía el sentido común se puede poner un detector cerca de las aberturas para intentar aclarar el misterio lo que ocurre es aún más enigmático al intentar observar directamente el paso de los electrones por las dos rendijas el fenómeno desaparece misteriosamente y estas partículas se comportan como las pelotas de fútbol pasan por uno o por otro espacio y no por los dos a la vez el mero hecho de observar el fenómeno lo modifica radicalmente [Música] el experimento contiene algunas de las ideas básicas de la mecánica cuántica no podemos conocer con precisión todas las características de una partícula subatómica por ejemplo las partículas no tienen una posición y una trayectoria definidas sino que se hallan en muchos lugares a la vez con distintas probabilidades este fenómeno se llama superposición pero si intentamos medir con precisión las características de un objeto cuántico su estado quedará radicalmente distinto del que tenía antes de la medición esto no es un problema de nuestros instrumentos de medida sino una característica intrínseca de la naturaleza cuántica este comportamiento abre la posibilidad de fenómenos sorprendentes por ejemplo una pareja de partículas puede desarrollar un tipo especial de relación llamada entrelazamiento cuando algo modifica el estado de una de las dos partículas en el mismo momento se modifica también el estado de la otra esta especial conexión se mantiene incluso si las partículas están a los dos extremos de una galaxia e incluso a einstein le costaba creerse los efectos de la física cuántica definía el entrelazamiento como acción fantasmal a distancia [Música] en mi caso igual que le pasa a mucha gente cuando pienso en la teoría cuántica uno de los experimentos que siempre me llama la atención es el célebre experimento del gato de schrödinger si se trata de un experimento muy famoso por supuesto hay que recalcar que nunca se ha llevado a cabo en realidad más bien es lo que denominamos un experimento imaginario el físico austriaco erwin schrödinger uno de los fundadores de la mecánica cuántica lo diseñó para explicar y demostrar hasta qué punto resultan extrañas las ideas de la mecánica cuántica lo concibió así se trataba de poner un gato dentro de una caja que contuviera un material radioactivo con una probabilidad tal vez del 50% de que se emitiera una partícula una partícula alfa una pequeñísima partícula subatómica que si llegara a desintegrarse mataría ahora y liberaría un veneno que mataría al gato el sentido común nos dice que si la caja está cerrada y hay una posibilidad entre 2 un 50% de que el gato esté muerto entonces quizá haya muerto o quizás siga vivo no lo sabemos tendremos que abrir la caja para descubrirlo pero la mecánica cuántica sostiene que no que esto no es lo que ocurre a escala atómica a escala subatómica microscópica no podemos decir que el átomo quizá haya emitido una partícula alfa y quizá no tenemos que decir que ha emitido y no emitido la partícula alfa al mismo tiempo el destino del gato está ahora conectado con la partícula y está muerto y vivo a la vez no es que sea una cosa u otra y no lo sepamos sino que se aplican ambas cosas a la vez es una locura de hecho en la actualidad no creemos que el gato realmente esté muerto y vivo a la vez porque dicho comportamiento cuántico tan raro desaparece si observas algo muy grande como un gato que tiene miles de millones billones de átomos en cambio a escala más pequeña un solo átomo sí que puede hacer dos cosas a la vez un átomo puede estar aquí y allí simultáneamente en eje y un átomo puede ir en dos direcciones a la vez un electrón una de las partículas que conforman el átomo puede girar cuando no lo observamos tanto en el sentido de las agujas del reloj como en la dirección opuesta a la vez lo cual es lo que no es posible imaginarlo pero a escala atómica esto es lo que la mecánica cuántica nos dice también es una locura lo que llamáis el principio de entrelazamiento a ver si me explico dos átomos o dos partículas que están en hemisferios distintos muy lejos entre sí y sin embargo se comportan como si fueran una unidad si es un fenómeno distinto y muy extraño de la mecánica cuántica en el caso de estos átomos o partículas cuánticas incluso si están separados o muy lejos al actuar sobre uno el otro no sabe inmediatamente para siempre para siempre bueno la conexión cuántica entre ambos es muy delicada muy sensible y se puede destruir fácilmente pero si se logra mantener entonces es como si fuera magia basta con actuar sobre una de las partículas para que inmediatamente la otra sepa que se ha observado o actuado sobre la partícula inicial cuáles son las diferencias entre el proceso de entrelazamiento y lo que llamáis la deslocalización yo en inglés se conoce como no local así claro es un concepto muy importante y muy extraño el caso es que hay otra teoría la teoría de la relatividad de albert einstein que afirma que nada se puede comunicar de un lado a otro a una velocidad superior a la de la luz la velocidad de la luz es la velocidad máxima del universo si sucede algo aquí la señal deberá viajar con un breve retraso y su velocidad máxima será la de la luz 300 millones de metros por segundo sin embargo en el mundo cuántico cuando las partículas están entrelazadas es como si lo que sucede aquí afectará inmediatamente a lo de allá como si se estuviera incumpliendo la teoría de la relatividad los físicos son más cautos y se comportan como políticos seleccionan con cuidado las palabras y dicen en realidad no se está mandando una señal de ave todo es matemático todo son matemáticas abstractas jamás podríamos utilizar la información de aquí inmediatamente allí porque siempre habría cierta demora en el uso pero aquí no hay retraso bueno la mecánica cuántica parece que realmente no es local en el sentido de que una cosa situada aquí afecta inmediatamente a otra cosa situada en otro lugar y no lo entendemos debo admitir que no comprendemos cómo sucede supongo que jamás se puede saber la posición exacta de un átomo y su velocidad a la vez es el famoso principio de incertidumbre si significa que nunca si queremos saber dónde está un átomo exactamente si podemos hacerlo podemos diseñar experimentos para descubrir su posición con tanta precisión como nos permitan los experimentos pero cuanta más precisión obtengamos a la hora de saber su posición menos sabremos sobre su velocidad de movimiento o sobre en qué dirección va ni su cantidad de movimiento si queremos saber esto último con precisión si queremos saber lo rápido que se mueve entonces no podremos decir dónde está hay por tanto un equilibrio el principio de incertidumbre significa que siempre habrá cierta incertidumbre a nuestro conocimiento de los estados del átomo estudiar la mecánica cuántica no es en absoluto sencillo y quizá eso se deba a que tampoco es nada fácil entender los asombrosos fenómenos que suceden en el mundo de los datos y de las partículas fundamentales tampoco lo pone fácil el hecho de que este comportamiento tan extraño de la mecánica cuántica no es visible pero en cualquier caso si la teoría fuera ron ya no tendríamos ni la química moderna ni la ciencia de materiales ni la electrónica no existirían los ordenadores los teléfonos móviles ni gran parte de la tecnología moderna con la que hemos tenido realizar por ejemplo este capítulo y gracias a la cual nos están viendo sentados cómodamente en sus sofás o a través de sus smartphones allá donde estén y yo les diría misa a ambos telespectadores que se pongan el cinturón como si fuéramos a aterrizar porque lo que me vas a decir juan dívar wine lo que me vas a decir es muy extraño realmente y es que sabes y tú dices que esta información es más importante que la materia o que la energía si es una idea muy extraña que está surgiendo en mi campo de investigación cuando analizamos las unidades fundamentales de la realidad las que lo componen todo a nuestro alrededor creo que ya no debemos pensar en estas unidades como como fragmentos de energía de energía o materia sino que deberíamos pensar en ellas como unidades de información me parece que la mecánica cuántica nuevamente supone la clave para entender este fenómeno porque la mecánica cuántica tiene otra propiedad supongo que a personas como einstein no les gustaba que es la siguiente en la mecánica cuántica no se puede decir que algo exista o no a no ser que se haya realizado una medición así que es impreciso decir tenemos un átomo situado aquí a no ser que hayamos interactuado con ese átomo y recibido información que corrobore su existencia y por ende es incorrecto lógica y físicamente o mejor dicho experimentalmente hablar de fragmentos de energía o materia que existan con independencia de nuestra capacidad de confirmarlo experimentalmente puesto que de algún modo nuestra interacción con el mundo es fundamental para que surja el propio mundo y no se puede hablar de él independientemente de eso por esta razón hipótesis es que en realidad las unidades de información son lo que crea la realidad no las unidades de materia ni energía la información siempre ha sido fundamental no solo para el funcionamiento de la sociedad sino para todos los aspectos de la vida pero qué es la información los hechos más sencillos suelen ser binarios un interruptor está encendido o apagado una mujer está embarazada o no lo está una rueda está pinchada o no una modificación genética ocurre o no ocurre los hechos que se pueden describir de esta manera contienen un bit de información es decir una unidad que puede ser 10 sí o no cuanto más complejo es un hecho más beach necesitan para describirlo la vida misma se fundamenta en la información el código genético el adn presente en cada célula del cuerpo no es nada más que una secuencia de instrucciones básicas para el funcionamiento del organismo pone información hoy la física cuántica está revelando que las unidades fundamentales de la realidad están hechas de información según la cuántica una partícula no tiene una posición o una energía concreta hasta el momento en que un observador la mide y entonces recibe la información de que la partícula está en un estado determinado según algunos científicos como blanco pedral la materia y la energía no tienen una existencia independiente y anterior a la observación [Música] toda la física cuántica se fundamenta en la información por ejemplo el entrelazamiento se puede interpretar como un intercambio de información entre dos partículas la cuántica es la teoría más fundamental de la naturaleza en consecuencia el componente esencial de la realidad sería la información no la materia y la energía la centralidad de la información en todos los fenómenos naturales y sociales sería el reflejo de esta verdad más profunda [Música] son las células del cuerpo y el cerebro unos ordenadores cuánticos algunos científicos empiezan a creer que la presencia de la información en todos los aspectos de la vida y de la sociedad se fundamenta en los mecanismos cuánticos básicos todas las cosas desde el átomo más diminuto hasta las galaxias contienen información quizá el universo no es nada más que un enorme ordenador cuántico que procesa esa información [Música] o sea que realmente las ventajas tecnológicas de la física cuántica cuáles son entonces una ventaja sería lograr operaciones computacionales rapidísimas pero por supuesto ahora mismo no podemos mantener un número suficientemente grande de átomos por así decirlo de bits cuánticos en este estado de superposición que les permite estar en muchos estados distintos a la vez probablemente si tuviera que apostar diría que necesitamos quizá 20 años más antes de conseguir un ordenador cuántico realmente grande sin embargo lo que ya tenemos y es otro aspecto fascinante es lo que denominamos criptografía cuántica cabe recordar que la criptografía es la ciencia para lograr una comunicación secreta entre las partes que nadie más puede interceptar y no es difícil imaginar porque despierta el interés de todo tipo de organismos en el mundo todo tipo de organismos de seguridad y los que lo necesitan ahora estoy pensando en la policía internacional sí sí interpol y ya pueden usar la criptografía de esta manera si ya se usa por ejemplo una de las aplicaciones destacadas se produjo en las elecciones nacionales de suiza cuando tenían que comunicar de un modo muy seguro el resultado final de quien había ganado las elecciones cada dos años aproximadamente se dobla la potencia de los ordenadores sin duda la capacidad de computación avanza a pasos agigantados pero en un futuro no muy lejano ésta alcanzará un límite que no podremos rebasar con la tecnología que utilizamos actualmente y nos vamos por partes en primer lugar todavía no hemos llegado a explotar completamente los ordenadores ya llegar al límite de la potencia de los ordenadores pero no nos queda mucho tiempo si miramos qué es lo que ha pasado durante los últimos 30 años nos damos cuenta de que los ordenadores cada vez son más rápidos y son más potentes y la razón es muy sencilla es porque podemos hacer los procesadores y los transistores y todos los equipos que están detrás de los cálculos que hace un ordenador más pequeños para hacerlos más pequeños podemos almacenar más información en el mismo espacio y por otro lado al hacer más pequeños hacemos que sean más rápidos y la razón es porque la información que está entre un ordenador la transmiten unas partículas que llamamos electrones y si son más pequeños tienen que recorrer menos espacio por lo tanto va más rápido así que hacer las cosas más pequeñas es lo que nos ha permitido hacer que vayan más rápido almacenar más información y hacer más clases y hacer más pero claro eso tiene un límite no podemos hacer algo infinitamente pequeño de hecho cuando lleguemos a tener que almacenar los bits que almacena la información en un solo átomo pues ahí estaremos llegando al límite y si uno mira hacia atrás y ve como progresado todo este desarrollo pues se da cuenta que para eso faltan del orden de 10-15 y 20 años y cuando lleguemos ahí hay una tenemos no podremos utilizar pues los ordenadores como hemos utilizamos hoy en día y ahí es donde llegamos nosotros los científicos que trabajamos en la computación cuántica o la información cuántica y lo que venimos a decir es que cuando lleguemos a ese límite eso no será un problema sino todo lo contrario será una ventaja cuando llegamos al límite del átomo las leyes de la naturaleza cambian las leyes de la física cuántica es una teoría que describe un mundo microscópico se ponen en marcha y son extraordinarias nos permiten hacer cosas extraordinarias cosas que parecen más bien sacadas de una película de ciencia ficción y lo que estamos estudiando es cómo aprovechar esas leyes de la física cuántica no sólo para poder seguir haciendo que los ordenadores vayan más rápido sino para que vayan muchísimo más rápido y se pueden hacer cálculos que de otra forma serían imposibles cocinar barrer poner la lavadora todo a la vez poder realizar todas estas tareas al mismo tiempo sería el sueño de muchos de nosotros ahorraríamos muchísimo tiempo por desgracia nosotros no podemos estar en diferentes estados simultáneamente sin embargo si viajamos al mundo microscópico nos encontramos con la sorpresa de que las partículas cuánticas como los fotones los electrones o los átomos aislados si tienen esta capacidad imaginemos por un momento que una de estas partículas cuánticas es una pelota en un campo de fútbol según las leyes de la mecánica cuántica esta partícula se encuentra en muchos estados a la vez por ejemplo en muchas posiciones de forma simultánea sin embargo cuando la miramos solo la vemos en una de estas posiciones si dejamos de observar la vuelve a estar en diferentes posiciones al mismo tiempo y si volviéramos a observar la de nuevo la encontraríamos en otra posición distinta de la anterior los ordenadores cuánticos son capaces de aprovechar esta sorprendente propiedad de las partículas gracias a que sus componentes pueden estar en muchos estados simultáneamente estos ordenadores son capaces de realizar multitud de operaciones a la vez en el tiempo que una máquina convencional invierte en hacer una única operación [Música] hoy en hace una cosa déjame intentar entender un poco en qué medida la digamos la información cuántica obedece a sus propias leyes que son totalmente distintas de las leyes a las que estamos acostumbrados de una mesa y de unas sillas vamos a ver en un ordenador tengo entendido que hay una especie de instrumento de lectura escritura que es el que os permite gracias a estos cuadraditos en donde hay un 1 1 0 1 1 1 0 esto os permite dar las instrucciones necesarias para hacer un programa este es el ordenador digamos tradicional pero lo que me estás tú sugiriendo que será tan fascinante porque os transforma las leyes y el mundo que viene es que bueno en los computadores cuánticos qué es lo que ocurre exactamente que en lugar de 1 y 0 en otro cuadradito el 1 y 0 conviven en el mismo cuadradito que es qué es lo que pasa exacta pues algo así aunque parezca muy raro y a uno que los tiene la primera vez le va a sonar muy muy raro eso es precisamente lo que le da la potencia a los ordenadores cuánticos y en definitiva la física si miramos los ordenadores usuarios los que tenemos hoy en día como es dicho muy bien la información se almacena y se procesa en términos de lo que llamamos los bits ceros y unos si tú quieres cuando haces la declaración de la renta y tienes que poner alguna cantidad pues eso el ordenador lo almacena en términos de ceros y unos en binario es cero y estos son lo que llamamos los bits 2 vice información en los cuales almacenamos pues la información y luego la recibimos pues bien esos son pequeños objetos que pueden tomar los valores 0 y 1 y es así como funcionan los ordenadores usuales en la física cuántica cuando nos vamos al mundo microscópico y queremos almacenar el 0 y el 1 en un átomo pues resulta que además de tener la posibilidad tener 0 y 1 tenemos otras posibilidades que es tener los dos a la vez en un solo átomo podemos tener a la vez 0 y 1 y esto es una propiedad de la física cuántica que solo la observamos en el mundo microscópico pero que está muy bien entendida por los físicos es lo que vamos las superposiciones una misma partícula puede hacer dos cosas a la vez puede estar en cero y en y eso es lo que da potencia a los ordenadores cuánticos porque ahora uno se puede imaginar que cuando tiene muchos de estos bits cuánticos pues a lo mejor puede tenerlos todos ellos en cero pero también los puede tener a la vez en todos en uno o algunos en cero otros en uno por lo tanto puede hacer cálculos en paralelo digamos en cada uno de estos de estos los llamamos a veces universos en los que están todos 001 etcétera etcétera se puede hacer un cálculo así que teniendo un solo ordenador es como si tuviésemos millones y millones y millones de ordenadores a la vez y esto es lo que le da potencia precisamente [Música] la enorme capacidad de computación de los ordenadores cuánticos puede poner en jaque el sistema actual de encriptación de los datos confidenciales que circulan por internet basado en tediosas operaciones que requieren mucho tiempo de cálculo para los ordenadores actuales pero hay que tener en cuenta que esta gran velocidad de computación solo es posible si no observamos ni medimos las partículas del ordenador cuántico mientras el equipo está realizando sus operaciones precisamente esta circunstancia abre la puerta a usar las partículas cuánticas para encriptar información de forma mucho más segura a diferencia de los métodos actuales de cifrado en la encriptación cuántica los datos confidenciales se esconden tras una clave basada en muchos estados superpuestos si un espía tratase de interceptar el mensaje sólo vería a uno de los estados y le sería imposible descifrar esta clave así pues la encriptación cuántica podría llegar a ser mucho más segura que la que utilizamos hoy en día lo que me está sugiriendo cirac es que en el mundo nuestro podremos utilizar algunas de las cualidades que hemos descubierto en el mundo microscópico no eso eso es lo que me está sucediendo y eso es lo que va a suponer un cambio revolucionario en el mundo en la visión en la percepción del mundo al que estamos acostumbrados estamos intentando domesticar los átomos y las moléculas y los fotones las partículas microscópicas y estamos dando los primeros pasos ya somos capaces de realmente de pararlos observarlos aislarlos verificar que todas las propiedades que predice la física cuántica son correctas y ahora estamos empezando a construir con ellos algo y si logramos ponerlo en marcha algo que estamos intentando pero que va a tardar un tiempo y lo llevamos a domesticar pues yo creo que eso va a dar lugar a una revolución en por lo menos en el campo de la del procesamiento y la transmisión de información nos ofrece unas mismas formas si nos ofrece una nueva manera de tratar datos una nueva manera de procesarlo es una nueva manera de enviarlos y transmitirlos y yo creo que eso sí que puede dar lugar a una revolución la ciencia avanza deprisa pero aún así necesita su tiempo lo que hemos aprendido en física cuántica durante los últimos años responde a ideas que se gestaron a principios del siglo pasado gracias a científicos como albert eisntein mails board o werner heisenberg [Música] de modo parecido hemos tenido que esperar 50 años para hallar evidencias de la existencia de la partícula que hace que la materia del universo tenga masa esta partícula es el famoso bosón de higgs el enorme trabajo multidisciplinar desempeñado durante este tiempo para dar con dicha partícula ha valido el premio príncipe de asturias de investigación científica y técnica de 2013 a peter higgs françois inglés y a todo el cern con motivo del galardón el mismo juan ignacio cirac explica qué supone este hallazgo para la física ahora sanos a través de lo que se llama el modelo estándar que existen dos tipos de partículas las partículas que forman la materia las partículas de materia y las partículas las partículas que describen como las fuerzas aparecen entre las partículas de materia es lo que llamamos las partículas de fuerza y el modelo estándar es el que nos permite estudiar como todos los fenómenos aparecen a partir de todas estas estas partículas pues bien el modelo de estándar tiene tenía un problema y era que las partículas de fuerza según él no debían de tener masa y bueno pues esto es lo que precisamente solucionarlos bosch el bosón de higgs el bosón de higgs permite introducir la masa en las partículas de fuerza y también algunas de las partículas de materia y una forma de entenderlo es a través de una analogía muy simple con el bosón de higgs es son partículas que están en todas partes e incluso en el vacío incluso cuando vaciamos si quitamos todas las partículas allí siempre quedan estos estos bolsones de hicks y actúan de una manera como una melaza una melaza de tal forma que cuando estas partículas de fuerza de material se mueven en ella pues impiden el modo incluí miento y eso es lo que hace que se comparten si tuviese en masa [Música] el físico y premio nobel richard feynman dijo que es imposible hacerse una imagen intuitiva de los fenómenos cuánticos sin embargo estos son tan reales que sin ellos no podríamos fabricar transistores sistemas de resonancia magnética o láseres gracias a la teoría cuántica de la información se abren nuevas perspectivas tecnológicas como la posibilidad de enviar mensajes secretos de tal manera que sea físicamente imposible que un tercero los intercepte y descifre


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otra aplicación de la información cuántica es la fabricación de ordenadores de una potencia sin precedentes de los ordenadores tradicionales la información se comunica por bits unidades de información que sólo pueden tener uno de los valores posibles 0 o 1 sin embargo un qubit el bit de los ordenadores cuánticos puede tener una superposición de los dos valores posibles ser un 0 y un 1 simultáneamente un conjunto de dos bits de un ordenador tradicional puede estar en uno de cuatro estados distintos 0 0 1 1 0 1 y 1 0 3 bits pueden estar en 8 estados distintos 4 en 16 etc con tan sólo 64 bits el número de estados posibles es de trillones [Música] mientras un ordenador tradicional registra estos estados uno a uno un ordenador cuántico podría procesarlos todos simultáneamente esto permitiría llevar a cabo a velocidad récord tareas complicadas cómo encontrar los factores de un número grande buscar en listas larguísimas o simular con mucho detalle sistemas complejos como el clima [Música] jim dime vamos a ver cuáles son las perspectivas y los avances que surgirán sí o sea hoy en día tenemos teléfonos móviles tenemos ordenadores tenemos prácticamente de todo de todo qué pasará con nosotros que nos depara el futuro mirad eduardo creo que gracias a la mecánica cuántica hemos avanzado hace casi un siglo que contamos con la teoría de la mecánica cuántica y nos ha ayudado a explicar la estructura del mundo microscópico cómo funcionan los átomos y las moléculas y qué disposición tienen los electrones en el átomo incluso nos permite analizar los componentes básicos del universo y resulta que ahora en el siglo 21 empezamos a ser capaces de utilizar algunos de los fenómenos más raros de la mecánica cuántica como como el entrelazamiento por ejemplo y los científicos intentan desarrollar lo que conocemos como un ordenador cuántico que difiere de un ordenador normal en que el ordenador tradicional opera de un modo lineal aplicando un algoritmo paso a paso si esto entonces eso si esto entonces aquello y lo hace con rapidez pero sigue habiendo limitaciones en cambio el ordenador cuántico puede realizar todos los cálculos posibles a la vez a la vez a la vez lo cual lo haría mucho más potente es una de las posibles aplicaciones de estos fenómenos tan extraños de la mecánica cuántica y probablemente se materializará espero verlo con mis propios ojos que otras posibilidades hay si las hay bueno son numerosas gracias a fenómenos como el entrelazamiento surge una posibilidad que se llama teleportación cuántica recuerdas en star trek cuando se teletransporta van de la nave enterprise a un planeta simplemente desaparecían de un sitio y reaparecían en otro en la mecánica cuántica ahora podemos hacerlo con una única partícula un fotón de luz o una partícula elemental quién sabe lo que seremos capaces de hacer en el futuro tal vez el teletransporte tipo star trek devenga una realidad no será en el futuro próximo queda mucho por recorrer pero quién sabe ahí hay otra cosa cuando hablamos de los diferentes estados del agua pensaba en lo que denomina jce si no me equivoco función de onda y la función de la función de 11 imaginemos para decirlo de algún modo que cuando no estás mirando las cosas puede haber átomos que como dirían tus compañeros físicos cuánticos pueden estar en lugares diferentes a la vez un átomo puede estar aquí y puede estar allí y puedes dar en algún otro lugar puede estar aquí mismo no obstante en cuanto intentas medirlo mediante la función de onda bueno entonces se colapsa y bueno nosotros desaparecen mira es fascinante siempre que analizamos cualquier aspecto de la naturaleza con mucho detenimiento nos damos cuenta de que la realidad es más extraña de lo que pensábamos al estudiar las cosas muy pequeñas y ahondar en el microcosmos hemos descubierto que todo está hecho de pequeñas partículas si por ejemplo la propia luz por uniforme que parezca también se compone de partículas que llamamos fotones si el punto una luz aquí a mis gafas verás que una parte de la luz las atraviesa y otra parte de la luz vuelve reflejada pero como sabe una partícula si tiene que ir hacia aquí o hacia allá pues bien la ecuación de soro dinger de la física cuántica nos dice que en realidad cada partícula va en ambas direcciones a la vez e incluso se puede ver se puede ver la manifestación directa de ese fenómeno con dos puntos aquí lo extraño es que yo también por supuesto estoy hecho de pequeñas partículas elementales así que si las partículas pueden estar en dos lugares a la vez entonces yo también debería ser capaz de estar en dos lugares simultáneamente pero cuando me miras me ves en un único lugar por lo menos cuando está sobrio y qué es lo que sucede se trata de uno de los misterios más profundos de la física y los expertos llevan casi 100 años discutiendo lo yo creo que lo que sucede es que sí que puedo estar en dos lugares diferentes a la vez lo que sucede es que si mis partículas están tanto aquí aquí está max como allí entonces las partículas de aquí sentirán que están aquí y no serán conscientes en absoluto de la versión paralela de ellas sino que creerán que eso es lo que ha sucedido el otro max también pensará que lo suyo es lo que ha ocurrido pero de hecho es como si nuestra realidad se hubiera dividido en dos universos paralelos el yo de aquí y el yo de allá podemos empezar con un universo pero luego se dividen muchos esto sucede cada vez que uno toma una decisión como me pongo la camisa azul o la blanca lo que digo es que tú has tomado las dos decisiones como resultado de lo que han hecho algunas partículas de tu cerebro existe por tanto otra versión en la que ambos estamos conversando tú llevas puesta una camisa blanca para la entrevista y además se pueden producir cambios mucho más drásticos porque incluso el hecho de que se formará la tierra aquí tuvo que ver con pequeños detalles durante la inflación que se amplificaron así que hay universos paralelos en los que la tierra está en un lugar distinto y también universos paralelos donde la tierra ni siquiera existe cojamos un dado por experiencia sabemos que al lanzarlo este lado cogerá un valor al azar era ha salido el 4 según la física cuántica en cambio este dado cogerá todos los valores posibles a la vez del 1 al 6 qué ocurre pues con los que no vemos que cada uno de ellos aparece en un universo diferente como estamos encerrados en este universo podemos ver solo una cara de la realidad en el nuestro hay que pensar en el multiverso como un lugar indefinido en el espacio en el que se encuentran todas las combinaciones posibles de universos paralelos a la vez pero no en un espacio con estrellas y galaxias al fondo bueno la idea es mucho más abstracta yo si analizamos las leyes físicas que gobiernan el agua nos percatamos de que en realidad aunque el agua sea un líquido puede presentarse en tres estados distintos puede ser también hielo o vapor todo depende de cómo haya empezado y de a qué temperatura esté más recientemente hemos descubierto que el propio espacio probablemente sea también como el agua en el sentido de que puede presentarse en muchas fases distintas no solamente tres sino tal vez en uno con 500 pero detrás e incluso un número infinito de maneras distintas así que sería como si el propio espacio pudiera condensarse o congelarse y muchas de las cosas que creíamos que eran leyes fundamentales de la física en realidad no serían más que propiedades de nuestro estado concreto del espacio imagina que fueras un pez y hubieras pasado toda tu vida en el océano no conocerías el hielo les enseñaría a tus hijos en la escuela para peces que el agua es siempre un líquido que puede sentir una fricción determinada al atravesarla etcétera les dirías que esas son las leyes de la física ahora bien si estudiarás detenidamente el agua si fueras un pez tal vez pudieras descubrir que existen también universos paralelos con hielo que jamás has visto es decir que existen también otros tipos de espacio donde incluso las leyes de la física son distintas por ejemplo sabemos que aquí todo se compone de seis tipos distintos de quarks pero quizá haya otras regiones con diez tipos de quarks o regiones donde en lugar de haber tres dimensiones espaciales hay siete dimensiones del espacio y resulta que siempre que tenemos leyes físicas con más de una solución para la ecuación 6 como las ecuaciones del agua que tienen tres soluciones la inflación creará un espacio donde todas esas soluciones se materialicen a mí me gusta pensar en la inflación como un proceso muy creativo que transforma las posibilidades hipotéticas en algo real que realmente ocurre en algún sitio ha quedado patente que los humanos solamente podemos ser conscientes de una pequeña parte de la realidad total que existe a lo largo de la historia humana nos hemos percatado una y otra vez de que podemos ser un poco arrogantes y que a menudo cometemos ese error el error del avestruz primero dijimos claro la tierra es el centro de todo luego puntualizamos bueno tal vez no sea así el sol es el centro pero el sistema solar sí y luego nos dimos cuenta de que no de que solamente formamos parte de una gran galaxia que a su vez forma parte de un universo enorme con muchas otras galaxias que también forman parte de algo mayor no obstante seguimos intentando ponernos siempre en el centro de todo me parece que si nos relajamos y evitamos ser tan egocéntricos si simplemente nos planteamos cómo es el universo en realidad entonces hallaremos una simplicidad escondida muy hermosa mi cometido como científico no debería ser decirle al universo cómo comportarse para que encaje con mis ideas preconcebidas mi cometido como científico es estudiarlo con apertura de miras y comprender cómo es realmente el universo porque tenemos todas estas pautas que podemos describir con ecuaciones que son eternas creo que tengo una interpretación muy poco habitual y radical de lo que significa yo pienso en la explicación bueno no es que la naturaleza esté meramente descrita por las matemáticas sino que es una estructura matemática porque sabemos que en el campo matemático a menudo cuando tenemos una operación matemática muy compleja se puede describir con bastante precisión con matemáticas más sencillas en una aproximación bastante buena y creo que lo que los científicos hemos hecho es ir encontrando aproximaciones matemáticas cada vez mejores para las verdaderas matemáticas que están ahí fuera no hemos descubierto las ecuaciones definitivas pero creo que existen [Música] entonces porque nuestro universo es tal como lo conocemos


[3108.92]
y si la realidad fuese distinta de lo que podemos imaginar [Música] o sea qué pasa si en otros universos las leyes de la física no tienen nada que ver con las que conocemos en ese caso se abriría en infinitud de posibilidades y según los cosmólogos sólo las matemáticas pueden describir la verdadera realidad más allá del espacio del tiempo aunque nuestra mente la perciba de manera imperfecta ya ves [Risas] y como conectamos a aquella realidad que no podemos observar con la que sí que podemos observar la única posibilidad sería crear estructuras matemáticas que encajen con nuevas leyes físicas con todo ello describir estos universos pensemos por ejemplo en el sistema formado por el sol la tierra y la luna como si fuera un universo según las leyes de newton para un observador externo al sistema la trayectoria de la tierra alrededor del sol queda envuelta en una trenza definida por la órbita de la luna en torno a la tierra de la misma manera otras leyes de la física podrían determinar esta forma o esta o esta o esta otra y todas serían igual de válidas y qué pasa con el cosmos entero pues como es un sistema mucho más complicado claro los científicos no saben todavía cuál es su estructura matemática correspondiente y buscan no tan sólo en la nuestra sino también las que describan los demás universos [Música] en realidad si uno adopta la perspectiva del pájaro que mira hacia abajo hacia la realidad matemática es más sencillo tener todo multiverso que tener solamente un ejemplo de él por tanto describirlo todo es en el fondo mucho más sencillo y más simple que describir una sola cosa creo que no tener un multiverso sí que sería un desperdicio porque entonces todo se volvería muy complicado muy arbitrario habría que empezar a preguntarse por qué todas las partículas del universo empezaron exactamente en los lugares donde lo hicieron por qué no en otro lugar carecemos de explicación para eso además miramos a nuestro alrededor y vemos que algunas cosas en el universo indican que hemos sido muy afortunados por ejemplo si me pregunto qué pasaría si empezara a cambiar algunos de esos números en lo que denominamos constantes físicas imagina que una botones de ajuste desde los que pudiera modificarlos en la mayoría de los casos con solamente modificarlos un poco moriría inmediatamente si cambiara la intensidad de la fuerza eléctrica un poco explotaría el sol si modificará la fuerza de la interacción nuclear de repente no podría haber átomos porque hemos tenido tanta suerte si existe un multiverso hay una respuesta para eso porque si todo sucede en algún lugar entonces por supuesto la vida surge justamente en los lugares donde las constantes son correctas y no es un universo único de lado la existencia de universos paralelos nos ayuda a explicar por qué todo nuestro universo parece haber tenido tanta suerte porque hay muchos otros universos en el espacio que están completamente muertos y nosotros habitamos en una de las regiones mágicas favorables a la vida del multiverso en las que se puede vivir pero no suerte la vida encuentra la manera de prosperar siempre que pueda si hay un espacio infinito con algunas regiones que son como un oasis en las que las condiciones son las idóneas para la vida es inevitable que en esos lugares sea donde se encuentre la vida y que nosotros estemos en uno de ellos y deberíamos estar agradecidos por ello sin perder de vista que todo parece indicar que el precio que debemos pagar por la fortuna de existir es que tenemos que ser un poco humildes y aceptar que no somos el centro de todo y que la realidad es mucho más grande de lo que pensábamos [Música] el hecho de que la naturaleza se describa también a través de las matemáticas es un misterio que requiere una explicación máx de marc como la luz solamente puede desplazarse a una velocidad finita si toda la realidad tiene únicamente 13 mil 700 millones de años entonces no podemos ver las cosas que están demasiado lejos porque la luz necesitaría 100 mil millones de años para llegar hacia nosotros así que no la vemos todavía de ahí se desprende pues una imagen en la que el espacio discurre para siempre pero nosotros solamente podemos ver la región que denominamos nuestro universo por tanto hay un número infinito de regiones igual de grandes que a mí me gusta llamar universos paralelos parece una idea descabellada pero no deja de ser lo que en realidad predice la teoría más simple y si existe un número infinito de lugares donde las cosas pueden empezar aleatoriamente entonces cualquier cosa que pueda suceder o cualquier cosa que podría haber sucedido pero no lo ha hecho sucederá en otro lugar por ejemplo hay un otro y nuestro don habla español mejor que aquí porque ha nacido en españa no es que esto podría haber sucedido según las leyes de la física así que el multiverso predice que en realidad ha sucedido que hay otro max ahí fuera que habla español


[3443.819]
yo creo que realmente ni los propios físicos cuánticos se dan cuenta de lo que ha sido su gran contribución al pensamiento moderno antes de ellos y cuando digo antes de ellos quiere decir antes de los años 20 y 30 del siglo pasado mirábamos la realidad y lo que veíamos eso es lo que iba a misa era tal cual la veíamos pero los físicos cuánticos vienen y nos dicen de pronto oiga mucho cuidado porque una partícula puede estar en dos sitios distintos al mismo tiempo y puede ir en direcciones contrarias y puede estar en distintos lados del hemisferio de la tierra y verse sin embargo afectada [Música] desde entonces realmente sólo hay incertidumbre lo que sabemos de la realidad es que es incierta [Música] la información cuántica quizás sea el hilo conductor del que derivan todas las reglas del universo blanco vedra si te ha gustado el vídeo puedes suscribirte o hacer una visita a nuestro



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