Los fenómenos cuánticos suelen estar asociados con objetos extremadamente pequeños, como átomos, moléculas o fotones individuales, que deben aislarse cuidadosamente de su entorno. Pero, ¿podrían existir esos mismos extraños efectos cuánticos en objetos lo suficientemente grandes como para verlos y sostenerlos?
Los investigadores de la Universidad Técnica de Viena han aportado ahora pruebas convincentes de que es posible. Al estudiar un cristal de un centímetro fabricado a partir de un tipo de material conocido como metal extraño, el equipo identificó un alto grado de entrelazamiento cuántico, una de las propiedades más notables de la física cuántica. Lo lograron utilizando una técnica de la ciencia de la información cuántica llamada información cuántica de Fisher.
Los resultados establecen una nueva conexión entre la información cuántica y la física del estado sólido en el sentido de que el entrelazamiento cuántico se puede medir directamente en metales exóticos macroscópicos.
Del gato de Schrödinger a los hormigueros
Desde los inicios de este campo se ha debatido si la mecánica cuántica se aplica sólo a partículas diminutas o a objetos más grandes. El físico Erwin Schrödinger ilustró el misterio con su experimento mental con un gato que está vivo y al mismo tiempo pasa desapercibido. Desde entonces, los científicos han impuesto repetidamente límites al tamaño de un sistema que puede exhibir comportamiento cuántico.
El equipo de TU Wien abordó la cuestión desde un ángulo diferente.
“Nuestro enfoque es diferente”, afirma la profesora Silke Bühler-Paschen del Instituto de Física del Estado Sólido de la TU Wien. “No intentamos llevar el cristal como un todo a una superposición de dos estados. En cambio, preguntamos si sus componentes – colectivamente – están en un estado tan entrelazado”.
En lugar de pensar en el gato de Schrödinger, Bühler-Paschen dice que el experimento se parece más a Antilles. Cuando se molesta a una hormiga, la respuesta proviene de la colonia que trabaja en conjunto y no de hormigas individuales. Los investigadores querían determinar si las partículas dentro del cristal se comportaban de la misma manera coordinada.
Los datos de Quantum Fischer revelan enredos ocultos
El marco teórico detrás del experimento fue desarrollado por el físico cuántico de Innsbruck Peter Zoller y sus colegas. Su trabajo demostró que la información cuántica de Fischer se puede utilizar para detectar entrelazamientos cuánticos incluso en sistemas complejos compuestos por un gran número de partículas que interactúan.
“La información de Quantum Fisher mide la sensibilidad con la que un sistema cuántico reacciona a los cambios”, explica Bühler-Paschen. “Para un conjunto de partículas independientes, la respuesta es limitada porque cada partícula hace su propia contribución. Sin embargo, si las partículas están entrelazadas, todo el sistema puede responder con más fuerza que la suma de sus partes individuales. Esta mayor sensibilidad es precisamente lo que hace que el entrelazamiento sea un recurso valioso donde es posible detectar una señal al máximo con detección cuántica. Al medir la precisión de la fuerza con la que responde un sistema a las perturbaciones, se puede estimar cuánto entrelazamiento está presente en los componentes.
En pocas palabras, un sistema fuertemente entrelazado responde de manera más dramática a las perturbaciones que un conjunto de partículas independientes, lo que permite a los investigadores estimar cuánto entrelazamiento existe.
Extraños cristales metálicos muestran un comportamiento cuántico colectivo
Para probar la idea, los investigadores crearon un cristal compuesto de cerio, paladio y silicio. Este material pertenece a la clase de los metales exóticos, que desde hace mucho tiempo fascinan a los físicos porque presentan propiedades cuánticas inusuales que sólo se comprenden parcialmente.
En el Instituto Lau-Langevin (ILL) de Grenoble, el estudiante de doctorado Federico Mazza disparó neutrones al cristal y midió su respuesta.
“En un material normal, uno esperaría que un neutrón transfiriera su energía a una partícula individual”, dijo Mazza. “Pero al analizar los datos utilizando información cuántica de Fischer, encontramos una respuesta que no puede explicarse en términos de partículas independientes. En cambio, indica que grupos de al menos nueve entidades cuánticas entrelazadas actúan en concierto”.
Las mediciones proporcionan evidencia directa de un fuerte entrelazamiento cuántico multipartito dentro de un cristal sólido lo suficientemente grande como para caber cómodamente en la palma de la mano.
Resolviendo el misterio de los metales extraños
Inicialmente, los investigadores se propusieron comprender mejor por qué los metales exóticos se comportan de manera tan diferente a los materiales convencionales. Se encuentra un comportamiento similar en otros sistemas, incluidos los superconductores de alta temperatura.
El interés por los metales exóticos ha crecido rápidamente en los últimos años a medida que los científicos continúan descubriendo propiedades inesperadas. En 2025, investigadores de TU Wien y Rice University informaron que la corriente eléctrica fluye a través de estos materiales con un ruido eléctrico inusualmente bajo. El entrelazamiento cuántico recientemente observado puede ayudar a explicar por qué. En lugar de actuar de forma independiente, las partículas parecen coordinar su comportamiento de una manera que suprime las fluctuaciones actuales.
“Lo que estamos viendo aquí no es el detalle de un material específico, sino un principio físico general”, dijo Fakhr Asad de la Universidad de Würzburg, principal teórico del trabajo. “El fuerte entrelazamiento parece estar directamente relacionado con el comportamiento inusual de los metales exóticos”.
Hacia las futuras tecnologías cuánticas
Los investigadores creen que el trabajo demuestra el valor de combinar ideas de la ciencia de la información cuántica y la física de la materia condensada.
“Los resultados son un gran éxito para nosotros”, afirma Silke Bühler-Paschen. “Confirman que nuestro enfoque inusual de utilizar métodos de la ciencia de la información cuántica para estudiar la física del estado sólido de nuevos materiales puede revelar conocimientos fundamentalmente nuevos”.
El partido ahora mira hacia el intercambio contrario. Esperan que los metales exóticos puedan eventualmente ser útiles para las tecnologías cuánticas, incluidos sistemas de metrología cuántica altamente sensibles capaces de detectar señales extremadamente pequeñas con una precisión excepcional.
