Medir es el acto de extraer información sobre algo. Pesar algo en una balanza es una medición. Tocar algo y sentir una fuerza de respuesta es una medición.
Este es un concepto más profundo de lo que parece. En el fondo, toda la información que conocemos del mundo fue medida de alguna forma. Solo sabemos lo que podemos medir. Medir es conocer.
Estamos midiendo todo el tiempo
De hecho, ver es una medición: ¡estamos midiendo los fotones que entran en nuestros ojos!
Normalmente, con objetos físicos como pelotas, estamos siempre midiendo. Los estamos tocando, o los fotones los están tocando y llegando a nuestros ojos. Cuando no los estamos midiendo, algo más sí: moléculas de aire. Y en algún momento provocarán una reacción en cadena que nos impactará de forma medible.
Cuando nada está midiendo
Sin embargo, hay algunas cosas, como los electrones, que son lo bastante pequeñas como para evitar la medición constante. Así que, a principios del siglo XX, los científicos empezaron a hacerse una pregunta extraña: ¿los objetos pequeños como los electrones tienen propiedades definidas (como la posición) cuando NO están siendo medidos?
La respuesta fue, sorprendentemente, no. Por eso, los físicos inventaron la mecánica cuántica como forma de describir las propiedades de un objeto cuando nada lo está midiendo. Entre mediciones, los electrones no tienen una única posición definida. Existen como una mezcla de posibilidades. El acto de medir es lo que obliga al objeto a comprometerse con una respuesta definida.
Un ejemplo simple: el spin del electrón
Para ilustrar este concepto, te lo mostraré en un propiedad cuántica muy simple y controlable: el spin del electrón. Por supuesto, hay muchas propiedades cuánticas en el mundo: la posición del electrón, su velocidad, la longitud de onda de la luz. Pero todas son muy complejas y es fácil perderse, porque cada una tiene infinitos resultados de medición posibles. Por ejemplo, podemos medir la posición de un electrón y descubrir que está en tu dedo, o en tu laptop, o en cualquier lugar intermedio.
En cambio, el spin del electrón es lo que llamamos un estado binario: cuando lo medimos, solo puede ser arriba o abajo, nunca en el medio. Esto se encontró en el legendario experimento de Stern-Gerlach de 1922. Por eso trabajaremos con este. Simplifica mucho los conceptos.
Abajo está el spin de un solo electrón. Puedes hacer dos cosas con él: dispararle un láser para moverlo entre “arriba” y “abajo,” o medirlo y leer el resultado.
Mantén el láser para mover al electrón continuamente entre “arriba” y “abajo.” La probabilidad de cada resultado queda determinada con precisión por cuánto tiempo mantuviste el láser, aunque el resultado de la medición sigue siendo aleatorio. El estado intermedio está bien definido. Simplemente no es medible hasta que mides.
Superposición
Superposición es la palabra para cualquier momento en que el estado no está en un estado medible. Por ejemplo, si nuestras dos posiciones medibles son “arriba” y “abajo,” entonces cualquier otro estado es una superposición. En general, si usamos la palabra “posición” para significar “posición medible,” entonces “super-posición” significa “más allá de las posiciones.”
Por ejemplo: cuando el qubit apunta hacia un lado, ¡eso es una super-posición!