Científicos que exploran las extraordinarias peculiaridades del reino cuántico han afirmado haber llevado a cabo con éxito una simulación de viaje en el tiempo que podría contribuir a resolver problemas físicos insuperables para la física convencional.
A pesar de sonar como el comienzo de la creación del famoso DeLorean del Doc Emmet Brown, el equipo de la Universidad de Cambridge insiste en que no han construido una máquina del tiempo en sí misma. Sin embargo, señalan cómo su enfoque respeta las leyes físicas al no alterar eventos pasados después de que hayan ocurrido.
La noción de que las partículas puedan retroceder en el tiempo es un tema polémico que desconcierta a muchos. Pero para los físicos cuánticos teóricos, la dirección del tiempo no es tan rígida. Y es que en el pasado, científicos han logrado simular modelos teóricos sobre cómo podrían comportarse los bucles espacio-temporales –si existieran– de maneras imposibles de lograr en el mundo real.
Viajar en el tiempo: modificar parámetros ya establecidos
En esta línea de modelos teóricos, un equipo de científicos liderado por el físico David Arvidsson-Shukur de la Universidad de Cambridge ha llevado a cabo un experimento cuyos resultados se han publicado en la revista Physical Review Letters. En este experimento, han simulado un bucle temporal regresivo que permite modificar los parámetros una vez que ya han sido establecidos.
«Imagina que quieres enviar un regalo a alguien: tienes que enviarlo el primer día para asegurarte de que llegue el tercero», explica Arvidsson-Shukur del Laboratorio Hitachi de Cambridge. «Sin embargo, solo recibes la lista de deseos de esa persona el segundo día. Así que, en este escenario que respeta la cronología, te resulta imposible saber de antemano qué querrá como regalo y asegurarte de enviar el correcto», añade.
Para resolver este dilema, proponen la posibilidad de cambiar lo que se envía el primer día con la información de la lista de deseos recibida el segundo día, un fenómeno que, según los investigadores, puede ocurrir en ciertas condiciones adecuadas.
Entrelazamiento cuántico
Para lograr esto, los investigadores hacen uso de un bucle espacio-temporal hipotético que se puede simular utilizando circuitos de teletransporte cuántico creados con partículas entrelazadas.
«Nuestra simulación utiliza la manipulación del entrelazamiento cuántico para mostrar cómo podrías cambiar retroactivamente tus acciones previas para asegurarte de que el resultado final es el que deseas», afirman los científicos.
Según el comunicado de prensa de la Universidad de Cambridge, el entrelazamiento cuántico consiste en fuertes correlaciones que las partículas cuánticas pueden compartir, a diferencia de las partículas clásicas que se rigen por la física cotidiana. Cambiar las propiedades de una sola partícula cuántica induce el mismo cambio en las demás. Al medir las propiedades de una de estas partículas, se establece instantáneamente el estado complementario de la otra, lo que subyace en la peculiaridad de la física cuántica. Esta característica es esencial en la computación cuántica, donde se aprovechan partículas entrelazadas para realizar cálculos demasiado complejos para las computadoras clásicas.
«No proponemos una máquina para viajar en el tiempo, sino una inmersión en los fundamentos de la mecánica cuántica», afirmó David Arvidsson-Shukur de la Universidad de Cambridge.Imagen: Roman Budnikov/Zoonar/picture alliance
Manipular una partícula para alterar el estado anterior de la otro
Así, el equipo de investigadores de Cambridge llevó a cabo simulaciones del entrelazamiento de dos partículas. Una de ellas se utilizó en un experimento y, al obtener nueva información después de completarlo, habría alterado su comportamiento inicial. En este escenario, «el experimentalista manipula la segunda partícula para efectivamente alterar el estado anterior de la primera, modificando así el resultado del experimento», explica Nicole Yunger Halpern, coautora del estudio e investigadora del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y de la Universidad de Maryland.
En otras palabras, como explica Science Alert, los científicos consiguieron influir en las propiedades de una partícula y observar cambios simultáneos en la otra, un fenómeno conocido como teletransporte cuántico. Este trabajo aprovecha así las partículas entrelazadas no solo para transmitir información a través del espacio físico, sino también hacia atrás en el tiempo.
«El efecto es notable, ¡pero solo ocurre una de cada cuatro veces!», enfatiza Arvidsson-Shukur. «En otras palabras, la simulación tiene un 75 % de posibilidades de fallar. Sin embargo, la buena noticia es que uno puede detectar el fallo. Siguiendo con nuestra analogía del regalo, una de cada cuatro veces, el regalo será el esperado (por ejemplo, un par de pantalones), en otra será un par de pantalones, pero de la talla o color incorrectos, o incluso será una chaqueta», añade.
Aunque el experimento aún no se ha realizado, los cálculos indican que es verificable en un experimento real. Para lograr este objetivo aparentemente imposible, proponen usar un filtro, entrelazando un gran número de fotones, que permita al experimentador teórico enviar una serie de soluciones y luego simplemente filtrar el 75 % que no desea.
«Supongamos que enviar regalos es económico y que podemos enviar numerosos paquetes el primer día», explica el coautor Aidan McConnell, doctor que llevó a cabo esta investigación durante su máster en el Laboratorio Cavendish de Cambridge. «El segundo día sabemos qué regalo deberíamos haber enviado. Cuando lleguen los paquetes el tercer día, uno de cada cuatro regalos será correcto, y los seleccionamos informándole al destinatario qué envíos debe descartar», añade.
«Sería extraño si el viaje en el tiempo funcionara siempre»
Por su parte, Arvidsson-Shukur califica como tranquilizador el hecho de que necesiten utilizar un filtro para que su experimento funcione. «El mundo sería muy extraño si nuestra simulación de viaje en el tiempo funcionara siempre. La relatividad y todas las teorías sobre las que construimos nuestra comprensión del universo se irían al garete», afirma.
Es esencial destacar que este estudio se basa únicamente en simulaciones: aunque han demostrado que es posible cambiar los resultados de un experimento en el pasado en un 25 % de los casos, esto no implica que este conocimiento permita que cualquier persona pueda viajar para, por ejemplo, alterar su propio pasado.
«No proponemos una máquina para viajar en el tiempo, sino una inmersión en los fundamentos de la mecánica cuántica. Estas simulaciones no permiten volver atrás y alterar el pasado, pero sí crear un mañana mejor solucionando hoy los problemas de ayer», concluyeron los investigadores.
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