Científicos rusos rompen la barrera del tiempo en el mundo cuántico
Una nueva investigación ha conseguido por primera
vez la reversión real del tiempo en un sistema cuántico, más allá de una
especulación matemática o de una simulación. Llevó un fotón al estado que
estaba antes del experimento, sin saber cómo cambiaba en el tiempo, ni tampoco
cuáles eran sus estados inicial y final.
Sabemos positivamente que a escala atómica es
imposible volver hacia atrás en el tiempo: una vez que batimos un huevo, no
sabemos cómo devolverlo a su estado anterior.
Hipotéticamente sería posible, pero necesitaríamos
conocer en detalle cómo se movió cada molécula del huevo a lo largo del proceso
temporal que modificó su estado natural en otro diferente.
En el mundo cuántico, que es el mundo de lo
infinitamente pequeño, rigen otras leyes diferentes que permiten
hipotéticamente revertir los procesos físicos, como se ha comprobado mediante
simulaciones o especulaciones matemáticas.
Se pueden revertir esos procesos porque el tiempo
cuántico está en una superposición de estados en la que pasado, presente y
futuro se funden, y en la que los procesos de causa y efecto se invierten.
Siguiendo esta línea de investigación, en 2019
científicos rusos consiguieron simular la inversión del tiempo en un ordenador
cuántico: crearon un estado que evoluciona en sentido contrario a la flecha del
tiempo.
Lo que hicieron estos científicos fue desarrollar
unos cúbits (la unidad básica de información de la computación cuántica) en el
seno de uno de los ordenadores cuánticos creados por IBM y los hicieron
evolucionar, es decir, les cambiaron su estado siguiendo la flecha del tiempo
del presente al futuro, y luego los volvieron al estado en el que se
encontraban antes del experimento, que duró una fracción de segundo.
Los autores de esta investigación aseguran que
crearon artificialmente un estado cuántico que se movía en la dirección opuesta
a la flecha de tiempo termodinámico.
Una segunda investigación, publicada en 2020,
aseguró que es posible no solo simular, sino también revertir, la dinámica
cronológica de un sistema cuántico.
Esta investigación estableció incluso los pasos
teóricos para realizar un viaje en el tiempo que en realidad consiste en crear
una copia “invertida” de un sistema cuántico que sigue las mismas leyes de la
evolución, pero a la inversa: retrocede hacia el pasado, en vez de avanzar
hacia el futuro.
Una nueva investigación, esta vez desarrollada por
físicos de la Universidad de Viena y del IQOQI de Viena, ha conseguido lo que
podría ser el paso definitivo para llevar a la práctica la reversión del tiempo
en el mundo cuántico.
Los autores de esta investigación, de la que es
primer autor Peter Schiansky, han desarrollado un protocolo que, actuando sobre
cualquier cúbit, lo propaga al estado temporal que tenía antes de empezar el
experimento.
Explican que este protocolo funciona colocando el
cúbit (que ya está naturalmente en una superposición de estados) en una
superposición adicional de trayectorias de vuelo, donde se actúa sobre él
mediante operaciones cuánticas no caracterizadas, pero repetibles.
Ese protocolo combina por un lado lo que se conoce a
nivel teórico como rebobinado universal (porque rebobina el tiempo como si
fuera una película), con una configuración óptica compleja, y demuestra, por
primera vez experimentalmente, que es posible revertir los cambios temporales
de un sistema cuántico.
Para ello, según se explica en un comunicado,
emplearon componentes de fibra óptica ultrarrápidos e interferómetros de
espacio libre dispuestos como un interruptor cuántico.
Revirtieron con éxito la evolución temporal de un
único fotón sin saber cómo cambiaba en el tiempo, ni tampoco cuáles eran sus
estados inicial y final.
"Sorprendentemente, este protocolo ni siquiera
requiere que se conozca la naturaleza de las interacciones con el sistema
cuántico", dice Schiansky.
Este protocolo de rebobinado universal es
óptimamente eficiente en su tiempo de ejecución y se puede ampliar para tener
éxito con una probabilidad arbitrariamente alta, aseguran los investigadores.
La prueba de que los protocolos de rebobinado
existen en esta forma general y que son técnicamente factibles contribuye a
nuestra comprensión de la mecánica cuántica fundamental, según los científicos.En
el futuro, estos protocolos podrían convertirse en una herramienta útil en las
tecnologías de la información cuántica, concluyen los investigadores.
Hay que tener en cuenta que todas estas
investigaciones no están pretendiendo poner los cimientos de una futura nave
que pueda viajar a través del tiempo basándose en tecnologías cuánticas, sino
más bien posibilitar que un ordenador cuántico regrese periódicamente al pasado
inmediato para corregir posibles errores y desarrollar nuevas funciones como si
nada hubiera ocurrido, sin arrastrar las consecuencias de los fallos
anteriores.
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