Quantum Cheshire Cat es un fenómeno paradójico de la mecánica cuántica , cuya esencia es que un sistema cuántico, bajo ciertas condiciones, puede comportarse como si las partículas y sus propiedades estuvieran separadas en el espacio [1] [2] . En otras palabras, un objeto puede separarse de sus propias propiedades [1] .
El nombre de este fenómeno es una referencia al libro Alicia en el País de las Maravillas de Lewis Carroll , en el que uno de sus personajes, el Gato de Cheshire , tiene la capacidad de desaparecer, dejando solo su sonrisa [1] .
La técnica experimental fue desarrollada por un grupo de científicos del Reino Unido e Israel . Propusieron utilizar el método de medición débil para estudiar la paradoja del "gato cuántico de Cheshire" en el ejemplo de los neutrones . En el curso de experimentos con el uso de un interferómetro de neutrones , un haz de neutrones se dividió en dos neutrones que viajaban de diferentes maneras. En el transcurso de esto, se realizaron mediciones débiles de la ubicación de las partículas , así como de su momento magnético ( espín ). Los resultados del experimento muestran que el sistema se comporta como si los neutrones viajaran por un camino, mientras que su momento magnético viajara por el otro. Es decir, los "gatos-neutrones" están en un lugar diferente al de sus "espaldas sonrientes" [1] [2] .
La idea de un gato cuántico de Cheshire se propuso por primera vez en 2010 [3] . Yakir Aharonov en 2013 propuso una forma de aplicar mediciones débiles para detectarlo. Este experimento, que demostró por primera vez la existencia de tal fenómeno, se reprodujo en una fuente de neutrones en el Instituto Laue-Langevin en Grenoble con la participación de especialistas de la Universidad Tecnológica de Viena, quienes desarrollaron la configuración de medición [4] .
En un experimento de interferómetro de neutrones, un haz de neutrones con giros hacia arriba y hacia abajo pasó a través de un cristal de silicio ideal y se dividió en dos partes. Luego se dejó un haz polarizado , dentro del cual todos los neutrones se caracterizan por la misma dirección de giro. El rotador de espín ST1 hizo girar el espín a lo largo de la trayectoria de movimiento. Luego, se crearon dos haces con diferentes orientaciones de giro en el bloque SRs. El primer haz de neutrones tenía un giro a lo largo de la trayectoria del neutrón, mientras que el giro del segundo haz estaba orientado en la dirección opuesta. Después de pasar por diferentes caminos, ambos haces se combinaron y luego se observó la interferencia de los haces seguidos por dos detectores [4] [1] .
En un detector, solo se registraron neutrones con un giro a lo largo de la dirección del movimiento, el resto se ignoró. Evidentemente, estos neutrones deberían haber seguido el primer camino, ya que sólo en él los neutrones tenían tal estado de espín, lo que se prueba en el experimento instalando sucesivamente filtros (ABS) en cada uno de los caminos, absorbiendo una pequeña parte de los neutrones. En el caso de que el segundo haz pasara a través del filtro, el número detectado de neutrones permaneció sin cambios. En el caso de que el primer haz se dirigiera a través del filtro, el número de estos neutrones disminuyó [4] [1] .
Los científicos notaron la paradoja cuando intentaban determinar la ubicación de los espines de neutrones. Para hacer esto, la dirección de los giros se cambió ligeramente usando un campo magnético . Cuando los dos haces convergieron, interfirieron y podían amplificarse o anularse entre sí. Un pequeño cambio en los espines debería haber provocado cambios en todo el patrón de interferencia. Durante los experimentos, resultó que el campo magnético aplicado al primer haz no tuvo efecto. Pero, si se aplica un campo magnético al segundo haz, que no contiene neutrones detectables, aparece el efecto deseado. Es decir, el sistema se comportaba como si las partículas estuvieran separadas espacialmente de sus propiedades magnéticas [4] [1] .