El amigo de Wigner: La paradoja de la medición

El experimento del amigo de Wigner es un experimento mental en mecánica cuántica que destaca algunos aspectos raros y desconcertantes sobre cómo entendemos la medición en este campo. Involucra a dos observadores: uno es un amigo que mide un sistema cuántico, y el otro es Wigner, que trata al amigo como otro sistema cuántico. Esta disposición plantea preguntas sobre qué sucede cuando diferentes observadores miran el mismo evento y llegan a diferentes conclusiones.

#Configuración Básica

En la versión más simple de este experimento, se prepara un sistema cuántico y luego lo mide el amigo. Dependiendo de cómo el amigo interactúe con este sistema cuántico, obtendrá un resultado específico, que guarda como memoria. Sin embargo, cuando Wigner mira la situación, tiene una perspectiva diferente. Considera al amigo y al sistema cuántico juntos como un estado cuántico combinado, lo que resulta en una descripción compleja.

El núcleo del problema es que el amigo percibe su observación como un resultado definitivo (ella cree que ha medido el sistema), mientras que Wigner trata toda la configuración, incluido el amigo, según las reglas de la mecánica cuántica, que son mucho menos directas.

#La Paradoja

El desacuerdo entre las opiniones del amigo y de Wigner crea lo que se conoce como la paradoja del amigo de Wigner. Esta paradoja muestra que lo que es “real” en mecánica cuántica puede depender de quién está mirando y cómo están midiendo las cosas. Si el amigo puede ver el resultado de la medición, concluye que el estado cuántico se ha colapsado (se ha convertido en un único estado), mientras que Wigner mantiene que el estado cuántico completo sigue en superposición (existiendo en múltiples estados a la vez) hasta que él lo mide.

Esta paradoja se vuelve aún más interesante cuando se consideran configuraciones extendidas, que añaden interacciones no locales. Estas configuraciones proporcionan una manera de demostrar que ciertas fórmulas teóricas, que se mantienen para sistemas separados, pueden descomponerse cuando se ven desde diferentes perspectivas.

#Comunicación Entre Observadores

Un aspecto significativo de explorar esta paradoja es la introducción de la comunicación entre Wigner y su amigo. Si Wigner puede comunicarse con su amigo, esto puede influir en cómo perciben la medición. Al controlar cuánta información sobre la medición del amigo se conoce entre los dos, podemos observar transiciones en sus conclusiones sobre la medición.

En casos donde se crea un registro clásico (como notas o mensajes sobre la medición), ambos observadores pueden estar de acuerdo sobre el resultado. Pero si no existe tal registro, Wigner podría seguir considerando toda la configuración como una superposición, mientras que el amigo piensa que tiene un resultado definitivo.

#Influencia de los Registros

Los registros de los resultados del amigo pueden desempeñar un papel enorme en la dinámica de sus conclusiones. Si el resultado de la medición del amigo puede ser conocido por Wigner, se llega a una situación en la que la visión de Wigner se alinea con la del amigo. Esto significa que la presencia de un registro clásico puede obligar a Wigner a aceptar el resultado del amigo como el estado real del sistema.

Por otro lado, si no hay registro disponible, Wigner aún puede tratar al amigo como un sistema cuántico no resuelto, lo que permite el tipo de incertidumbre que es esencial en la mecánica cuántica.

#Escenarios Extendidos

En versiones más complejas de los experimentos del amigo de Wigner, se pueden involucrar a múltiples observadores, y estos pueden configurarse para explorar aún más las probabilidades y resultados de las mediciones. Por ejemplo, si se incluye a un Observador adicional (digamos Bob), y él mide otro sistema cuántico que está entrelazado con el que midió el amigo, esto complica aún más las cosas.

El concepto de amistad local entra en juego: sugiere que diferentes observadores deberían ver las mediciones como verdades objetivas si todos están actuando bajo las mismas condiciones. Sin embargo, los experimentos con el amigo de Wigner muestran que esta idea puede descomponerse.

#Conclusión sobre Comunicación y Resultados

En resumen, el acto de medir en mecánica cuántica no es directo y varía según el observador. Al examinar al amigo de Wigner a través de la lente de la comunicación y los registros, vemos cómo diferentes perspectivas pueden llevar a diferentes interpretaciones del mismo evento.

La naturaleza del canal de comunicación-cuánta información puede enviar el amigo a Wigner-puede llevar a una descomposición de la paradoja o reforzarla. Cuando Wigner no sabe lo que el amigo ha medido, puede mantener una visión de superposición, pero con la información correcta, sus conclusiones podrían alinearse con las de ella.

La exploración de estas ideas revela preguntas más profundas sobre la realidad, la observación y la naturaleza del conocimiento en mecánica cuántica. Desafía conceptos fundamentales que podríamos tener sobre la observación y la medición, mostrando que las respuestas pueden depender mucho de las circunstancias y de los observadores involucrados.