Crearon artificialmente un estado cuántico que se movía en la dirección opuesta a la flecha de tiempo termodinámico.
Una investigación consigue retrotraer un fotón al estado temporal en el que se encontraba antes del experimento
EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE
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.
PRIMEROS PASOS
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.
SIGUIENTES PASOS
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.
PASO CONCRETO
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.
REBOBINANDO EL TIEMPO
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.
GARANTÍA DE ÉXITO
"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.
MEJORAR LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA
En el futuro, estos protocolos podrían convertirse en una herramienta útil en las tecnologías de la información cuántica, concluyen los investigadores.Noticias relacionadas
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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REFERENCIA
Demonstration of universal time-reversal for qubit processes. P. Schiansky et al. Optica, vol. 10, número 2, págs. 200-205 (2023). DOI:10.1364/OPTICA.469109
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