Un rayo de sol que entra por la ventana no parece, a simple vista, nada extraordinario. Pero la mecánica cuántica advierte que ese haz de luz está formado por trillones de diminutos paquetes de energía individuales: los fotones. Durante décadas, nadie había logrado observar la forma de uno solo de ellos — de hecho, ni siquiera estaba claro que «forma» fuera la palabra correcta.

Eso cambió cuando un equipo de físicos de la Universidad de Varsovia, liderado por Radosław Chrapkiewicz, logró crear el primer holograma de un fotón individual, un hito publicado en la revista Nature Photonics. «Llevamos a cabo un experimento relativamente simple para medir y poder ver algo increíblemente difícil de observar», explicó el investigador.

El logro corona un debate que llevaba siglo y medio abierto. En el siglo XIX, James Clerk Maxwell describió la luz como una onda electromagnética; a comienzos del XX, Max Planck demostró que en realidad viaja en paquetes discretos, los fotones; y en la década de 1920, Erwin Schrödinger formuló la ecuación de función de onda que predice su comportamiento con extraordinaria precisión, aunque sin revelar jamás su forma real.

Para retratar por fin esa forma, los investigadores dispararon dos rayos de luz al mismo tiempo hacia un divisor de haz — un dispositivo óptico que funciona como un cruce de caminos, donde cada fotón puede tomar una de dos rutas posibles. Cuando dos fotones llegan a la vez a esa intersección, interactúan entre sí, y el patrón resultante permite reconstruir la función de onda de uno a partir del otro: algo parecido a lanzar dos balas una contra otra y deducir la forma de cada una por cómo se desvían tras el impacto.

Después de más de 2.000 repeticiones del experimento, el patrón que emergió en el detector tomó una forma inesperadamente familiar: una cruz de cuatro brazos iguales, exactamente como predecía la ecuación de Schrödinger — más brillante donde los fotones estaban en fase, más oscura donde se cancelaban entre sí.

«El experimento nos acerca un paso más a comprender qué es realmente una función de onda», señaló Michał Jachura, coautor del estudio, quien apunta a futuras aplicaciones en telecomunicaciones y computación cuántica. Konrad Banaszek, otro de los físicos del equipo, fue más cauto: «las aplicaciones reales de la holografía cuántica podrían tardar décadas en llegar, pero de algo podemos estar seguros: serán sorprendentes».

Vale la pena notar que esa misma cruz de cuatro brazos iguales reaparece una y otra vez a lo largo de la historia y las culturas: en la cruz de los Caballeros Templarios, en las velas de las carabelas, en la cruz solar celta, en la que porta el propio Papa sobre su indumentaria. Los aquí presentados son solo algunos de muchos casos.

Fuente: ABC / Nature Photonics.