Imagina una partícula del tamaño de un virus flotando en el vacío, sostenida solo por un rayo láser. Ahora imagina que, desde el punto de vista cuántico, no está en un solo sitio, sino “extendida” en varios lugares a la vez. Eso es, en esencia, lo que ha conseguido un equipo de físicos de ETH Zúrich y del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) en Barcelona, en un experimento publicado en la revista Physical Review Letters en 2025.
Su logro consiste en aumentar de forma controlada la llamada longitud de coherencia de una nanopartícula levitada, es decir, la distancia en la que se mantiene su comportamiento ondulatorio de forma limpia y medible. En la práctica, han logrado que esa “onda de probabilidad” que describe a la partícula se estire más del triple de lo habitual sin perder su carácter cuántico, un paso clave para acercar estos fenómenos a objetos cada vez más grandes.
Una mota de sílice suspendida en luz
El experimento se realiza en una cámara de vacío extremo, dentro de un laboratorio ultraestable. Allí, los investigadores atrapan una nanósfera de sílice con unas pinzas ópticas, un tipo de láser enfocado que actúa como un “colchón” de luz y mantiene la partícula suspendida y prácticamente aislada del entorno.
Primero, enfrían su movimiento hasta un estado de energía muy cercano al mínimo permitido por la mecánica cuántica, conocido como estado fundamental. En ese punto, la partícula ya no se comporta como una bolita clásica que vibra, sino como un pequeño paquete de onda muy estrecho. El propio equipo reconoce que “la delocalización cuántica de objetos de mayor tamaño es un desafío excepcional”, porque incluso en condiciones casi ideales la coherencia suele quedar limitada a escalas subatómicas.
Cómo se “estira” una función de onda
A partir de ahí llega la parte delicada. Los físicos aplican un protocolo en tres pasos enfriamiento, expansión y medida. La clave está en cómo modifican la trampa de luz. Durante unos microsegundos reducen bruscamente la intensidad del láser, de modo que la partícula queda menos confinada y su posición se vuelve más incierta, tal y como predice la mecánica cuántica.
En palabras del artículo original, cuando se hace este cambio rápido “la fuerza de restitución disminuye y, por lo tanto, la nanósfera se delocaliza en el espacio”. Ese breve intervalo permite que la función de onda se expanda antes de volver a reforzar la trampa y “recoger” de nuevo a la partícula, pero ya en un estado más extendido.
Repetido con mucho cuidado, este proceso ha permitido triplicar la longitud de coherencia inicial. El equipo informa de longitudes superiores a 70 picómetros en sus mejores condiciones, frente a unos 20 picómetros antes de la expansión. No son distancias grandes en términos cotidianos, pero sí suponen cruzar una frontera cuántica importante, porque superan el límite impuesto por el llamado movimiento de punto cero.
Un paso más hacia lo cuántico “macroscópico”
En el fondo, lo que han demostrado es que se puede manipular y amplificar de forma controlada la parte ondulatoria de un objeto que ya no es solo un átomo o una molécula. Según el propio resumen científico, el trabajo es “un peldaño hacia la generación de escalas de delocalización comparables al tamaño del objeto” y hacia “la detección de fuerzas mejorada mediante técnicas cuánticas con partículas levitadas”.
Si en el futuro se consigue que la función de onda de una nanopartícula se extienda tanto como la propia esfera, será posible hacer experimentos de interferencia similares a los de doble rendija, pero con objetos formados por miles de millones de átomos. Ese es el terreno donde de verdad se pondrá a prueba la frontera entre el mundo cuántico y el mundo que vemos a simple vista.
Además, la técnica es, al menos sobre el papel, escalable. El equipo señala que, si se aplican varios pulsos de expansión manteniendo baja la decoherencia, la delocalización podría crecer de forma exponencial. El principal “enemigo” ahora mismo son los propios fotones del láser que dispersa la nanopartícula, una fuente de ruido que el grupo quiere reducir combinando la trampa óptica con trampas eléctricas de muy baja decoherencia.
¿Y qué tiene que ver esto con nuestra vida diaria?
A corto plazo, este tipo de experimentos pertenece al dominio de la física fundamental. No va a cambiar tu factura de la luz mañana ni resolver la crisis climática. Pero sí está construyendo la base de una nueva generación de sensores cuánticos, capaces de medir fuerzas y aceleraciones extremadamente débiles gracias a la combinación de levitación en vacío y control cuántico del movimiento.
Esos sensores ya se exploran para aplicaciones que van desde la búsqueda de materia oscura hasta acelerómetros muy precisos. Otros trabajos con partículas levitadas, por ejemplo en el King’s College de Londres, apuntan también a mejorar la monitorización ambiental y la detección de gases dañinos mediante dispositivos de muy bajo consumo y alta sensibilidad, algo que abre la puerta a usos en vigilancia de la calidad del aire o en electrónica de consumo más eficiente.
En ese contexto, controlar cómo se “estira” y se mantiene coherente la función de onda de una nanopartícula no es solo un truco de laboratorio. Es una pieza más de un ecosistema tecnológico cuántico que, en buena medida, dependerá de hasta qué punto seamos capaces de dominar estos sistemas híbridos entre lo visible y lo invisible.
El estudio original, titulado “Quantum Delocalization of a Levitated Nanoparticle”, ha sido publicado en la revista Physical Review Letters y puede consultarse en la web de la American Physical Society a través de este enlace oficial al artículo científico Physical Review Letters.
