CAMBRIDGE, Reino Unido — Lo que Albert Einstein describió como «acción fantasmal a distancia», la entrelazación cuántica, ya es lo suficientemente extraña por sí sola. Ahora, una nueva investigación sorprendente está introduciendo el viaje en el tiempo en la ecuación, al menos de manera hipotética. Científicos de la Universidad de Cambridge han manipulado el fenómeno de la entrelazación cuántica para simular lo que podría ocurrir si alguien viajara hacia atrás en el tiempo.
No sorprendentemente, las simulaciones sugieren que si el viaje en el tiempo fuera posible, individuos como jugadores o inversores podrían subirse a sus «DeLoreans», por así decirlo, y cambiar retroactivamente sus acciones pasadas para mejorar sus resultados en el presente.
La entrelazación cuántica, al igual que prácticamente toda la física cuántica, es un concepto que parece contradecirse a cada paso. Mientras que la física clásica domina entre los objetos de tamaño cotidiano, todo cambia, y se vuelve mucho más extraño, a nivel subatómico. Cuando dos partículas subatómicas, como dos fotones, interactúan y se entrelazan, permanecen «intrínsecamente conectadas» independientemente de la proximidad. Las dos partículas pueden estar separadas pero aún se correlacionan, o reaccionan perpetuamente entre sí a través de vastas distancias, algo que no tiene mucho sentido racional, de ahí el apodo «fantasmal» de Einstein.
Si bien la entrelazación cuántica ha sido demostrada y documentada una y otra vez, el tema del viaje en el tiempo hacia atrás entre partículas subatómicas es un tema mucho más controvertido entre los físicos. Sin embargo, modelos simulados anteriores han mostrado cómo podrían comportarse tales bucles en el espacio-tiempo si existieran.
En este último estudio, el equipo de investigación ha vinculado su nuevo enfoque en este tema con la metrología cuántica, que utiliza la teoría cuántica para realizar mediciones altamente sensibles. Utilizando esta estrategia, los autores del estudio han demostrado que la entrelazación puede resolver problemas que, de lo contrario, parecerían imposibles según la física estándar.
«Imagina que quieres enviar un regalo a alguien: necesitas enviarlo el día uno para asegurarte de que llegue el día tres», dice el autor principal del estudio, David Arvidsson-Shukur, del Laboratorio Cambridge Hitachi, en un comunicado de la universidad. «Sin embargo, solo recibes la lista de deseos de esa persona el día dos. Entonces, en este escenario que respeta la cronología, es imposible que sepas de antemano lo que querrá como regalo y asegurarte de enviar el correcto».
«Ahora imagina que puedes cambiar lo que envías el día uno con la información de la lista de deseos recibida el día dos. Nuestra simulación utiliza la manipulación de la entrelazación cuántica para mostrar cómo podrías cambiar retroactivamente tus acciones anteriores para asegurarte de que el resultado final sea el que deseas».
La entrelazación cuántica es en gran medida la base de la computación cuántica, o la utilización de partículas conectadas para realizar cálculos demasiado complejos para que las computadoras clásicas los manejen.
«En nuestra propuesta, un experimentador entrelaza dos partículas», señala la coautora del estudio, Nicole Yunger Halpern, investigadora en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y la Universidad de Maryland. «La primera partícula se envía para ser utilizada en un experimento. Tras obtener nueva información, el experimentador manipula la segunda partícula para alterar efectivamente el estado pasado de la primera partícula, cambiando el resultado del experimento».
«El efecto es notable, ¡pero ocurre solo una vez de cada cuatro!» agrega Arvidsson-Shukur. «En otras palabras, la simulación tiene un 75% de probabilidad de fallar. Pero la buena noticia es que sabes si has fallado. Si nos mantenemos en nuestra analogía de regalos, una de cada cuatro veces, el regalo será el deseado (por ejemplo, un par de pantalones), otra vez será un par de pantalones pero en la talla incorrecta, o el color incorrecto, o será una chaqueta».
Durante un experimento típico de metrología cuántica, se iluminan fotones (pequeñas partículas de luz) sobre una muestra de interés y luego se registran con un tipo especial de cámara. Para que el experimento sea exitoso, los fotones deben prepararse de una manera muy específica antes de llegar a la muestra. Los investigadores han demostrado que incluso si aprenden cómo preparar mejor los fotones solo después de que estos hayan llegado a la muestra, pueden utilizar simulaciones de viaje en el tiempo para cambiar retroactivamente los fotones originales.
Para contrarrestar las altas probabilidades de falla, algunos proponen enviar un gran número de fotones entrelazados, ya que eventualmente algunos llevarán la información correcta y actualizada. Luego, los investigadores usarían un filtro para asegurarse de que los fotones correctos lleguen a la cámara, mientras que el filtro rechaza los fotones «malos».
«Considera nuestra analogía anterior sobre los regalos», explica el coautor Aidan McConnell, quien realizó esta investigación durante su maestría en el Laboratorio Cavendish en Cambridge y ahora es estudiante de doctorado en ETH, Zúrich. «Digamos que enviar regalos es económico y podemos enviar numerosos paquetes el día uno. El día dos sabemos qué regalo deberíamos haber enviado. Cuando los paquetes llegan el día tres, uno de cada cuatro regalos será correcto, y seleccionamos estos indicándole al destinatario cuáles entregas desechar».
«El hecho de que necesitemos usar un filtro para que nuestro experimento funcione es en realidad bastante tranquilizador», concluye Arvidsson-Shukur. «El mundo sería muy extraño si nuestra simulación de viaje en el tiempo funcionara cada vez. La relatividad y todas las teorías en las que estamos construyendo nuestra comprensión de nuestro universo estarían fuera de lugar».
«No estamos proponiendo una máquina del tiempo, sino más bien una inmersión profunda en los fundamentos de la mecánica cuántica. Estas simulaciones no te permiten retroceder y cambiar tu pasado, pero sí te permiten crear un mejor mañana solucionando los problemas de ayer hoy».
El estudio se publicó en la revista Physical Review Letters.
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