Investigadores han dado un paso importante hacia la reversión de la flecha cuántica del tiempo y, en el proceso, han descubierto una nueva y sorprendente forma de obtener energía
Crédito: AI/ScienceDaily.com
Sciencedaily.com/3 de julio de 2026
Laboratorio Nacional de Los Alamos
Resumen: Investigadores han creado técnicas de control cuántico que permiten simular que un sistema retrocede en el tiempo. Mediante la gestión precisa de las mediciones cuánticas, pueden modificar la trayectoria temporal del sistema e incluso obtener energía del propio proceso de medición. Este avance podría dar lugar a ordenadores cuánticos más potentes, baterías cuánticas y otras tecnologías avanzadas.
HISTORIA COMPLETA
Científicos han desarrollado una nueva forma de controlar sistemas cuánticos que permite que su comportamiento parezca más coherente con el paso del tiempo hacia atrás en lugar de hacia adelante. La investigación, publicada en Physical Review X , presenta protocolos de control cuántico que modifican la "flecha del tiempo" de un sistema, el concepto de que el tiempo avanza naturalmente en una sola dirección. Este enfoque podría, en el futuro, dar lugar a nuevos métodos para extraer energía de sistemas cuánticos y preparar estados cuánticos.
Un sistema cuántico, como un grupo de cúbits, se rige por las leyes de la mecánica cuántica en lugar de las de la física clásica. Mediante los protocolos de control recientemente desarrollados, los investigadores pueden suprimir la aparición habitual de la flecha del tiempo o incluso invertir su dirección aparente, haciendo que los procesos cuánticos parezcan desarrollarse hacia atrás. Como demostración de la técnica, el equipo también creó un motor de medición capaz de obtener energía del acto mismo de realizar mediciones cuánticas.
«A diferencia de los fenómenos que observamos a nuestro alrededor, a nivel microscópico, la mayoría de las leyes fundamentales de la física consideran que el movimiento hacia adelante y hacia atrás en el tiempo es físicamente posible», afirmó Luis Pedro García-Pintos, físico del Laboratorio Nacional de Los Alamos. «En otras palabras, esas leyes de la física son simétricas ante la inversión del tiempo; las ecuaciones funcionan igual de bien si se invierte el tiempo. Para los sistemas cuánticos, que operan a ese nivel microscópico, las herramientas que hemos desarrollado pueden manipular la flecha del tiempo percibida, lo que abre nuevas y sorprendentes maneras de controlarlos».
Ingeniería del comportamiento cuántico invertido en el tiempo
En la física clásica cotidiana, realizar una medición tiene poco efecto sobre el objeto observado. Los sistemas cuánticos se comportan de manera muy diferente. Medirlos altera aleatoriamente su estado, creando de forma natural una flecha del tiempo.
Para contrarrestar ese efecto, los investigadores combinaron mediciones con retroalimentación para generar trayectorias estocásticas con el tiempo invertido. Esto permitió que los sistemas cuánticos siguieran caminos que parecen coherentes con el tiempo fluyendo en sentido inverso.
El equipo logró esto diseñando un hamiltoniano de control, una secuencia cuidadosamente planificada de campos y pulsos que reproduce los efectos de las mediciones cuánticas. Al incorporarse a un sistema de retroalimentación, el hamiltoniano puede cancelar, intensificar o incluso sobrecorregir las perturbaciones causadas por las mediciones. Como resultado, el sistema puede generar trayectorias que corresponden a flechas del tiempo estiradas, borrosas o invertidas.
Una versión cuántica del demonio de Maxwell
Este trabajo también se basa en el famoso experimento mental del siglo XIX conocido como el "demonio de Maxwell". En dicho experimento, un observador hipotético separa selectivamente partículas calientes de frías, reduciendo aparentemente la entropía y desafiando la segunda ley de la termodinámica, que establece que la entropía aumenta o permanece constante de forma natural. (Política posterior ha demostrado que la segunda ley no se incumple cuando se tienen en cuenta todas las fuentes de costes termodinámicos).
El "demonio" cuántico del equipo de Los Alamos utiliza información sobre el estado de un sistema cuántico y los resultados de las mediciones para producir un comportamiento igualmente inusual, invirtiendo efectivamente la flecha natural del tiempo del sistema.
Extracción de energía a partir de mediciones cuánticas
Los nuevos métodos de control también permiten a los investigadores influir en cómo la energía entra y sale de un sistema cuántico. Esta capacidad podría impulsar un motor de medición continua que extraiga energía útil directamente del proceso de monitorización.
En este marco, las mediciones cuánticas se convierten en un recurso termodinámico que puede utilizarse para realizar trabajo, como impulsar otro proceso cuántico o almacenar energía en una batería cuántica.
De cara al futuro, los investigadores planean demostrar experimentalmente procesos de medición basados en hamiltonianos para el control de retroalimentación cuántica mediante cúbits superconductores. Estos sistemas permiten una retroalimentación rápida y una detección altamente eficiente, y ya se han utilizado para implementar versiones cuánticas del demonio de Maxwell. En futuros estudios también se aplicarán las nuevas técnicas para desarrollar protocolos mejorados de preparación de estados cuánticos.
Financiación: Este trabajo cuenta con el apoyo del Departamento de Energía de los Estados Unidos, la Oficina de Ciencia, el programa de Investigación en Computación Científica Avanzada, el proyecto Más allá de la Ley de Moore del Programa de Simulación y Computación Avanzada de Los Alamos y la Fundación Nacional de Ciencias.
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Fuente de la noticia:
Materiales proporcionados por el Laboratorio Nacional de Los Alamos . Nota: El contenido puede ser editado para ajustarse al estilo y la extensión.
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Referencia de la revista:
Luis Pedro García-Pintos, Yi-Kai Liu, Alexey V. Gorshkov. "Remodelando la flecha cuántica del tiempo" . Revisión física X , 2026; 16 (1) DOI: 10.1103/l18s-9vmh
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Laboratorio Nacional de Los Alamos. «Científicos logran que el tiempo cuántico retroceda en un asombroso avance de la física». ScienceDaily. ScienceDaily, 3 de julio de 2026. < www.sciencedaily.com/releases/2026/06/260625014802.htm > .
