Físicos eliminan los números imaginarios de la mecánica cuántica

La mecánica cuántica funciona exclusivamente con números reales. Tres equipos de investigación han desarrollado formulaciones equivalentes a la teoría estándar sin emplear la unidad imaginaria i.

Resolución de un enigma matemático

La mecánica cuántica ha utilizado números complejos desde su formulación en los años 20. Erwin Schrödinger, creador de la ecuación fundamental, manifestó su descontento con esta dependencia. En 2021, experimentos en la USTC parecían confirmar que los números complejos eran esenciales. Sin embargo, investigaciones recientes demuestran lo contrario.

Nuevas formulaciones equivalentes

Un equipo alemán y otro francés desarrollaron teorías cuánticas con valores reales que producen las mismas predicciones. Estas teorías evitan el uso explícito de i, pero conservan las operaciones aritméticas características de los números complejos. En septiembre, un experto de Google Quantum AI eliminó las compuertas T de los algoritmos cuánticos, reforzando este hallazgo.

Antecedentes del problema matemático

El número i, definido como la raíz cuadrada de -1, ha sido un componente incómodo en las ecuaciones cuánticas. Aunque las mediciones físicas siempre devuelven valores reales, la teoría estándar requería números complejos para describir estados cuánticos como el de la función de onda.

Implicaciones para la teoría física

La viabilidad de las teorías con valores reales plantea cuestiones sobre la naturalidad matemática. La formulación compleja original sigue siendo más concisa y elegante para los cálculos. Los físicos y filósofos investigan por qué los números complejos se adaptan tan bien a la mecánica cuántica, incluso cuando no son estrictamente necesarios.