Enviar un mensaje bloqueado al futuro podría ser útil para la computación cuántica

¿Qué sentido tiene enviar un mensaje en el tiempo, pero bloquearlo para que nadie pueda leer jamás los contenidos? Que puede ser la clave para resolver problemas intratables actualmente. Así lo afirma una colaboración internacional que ha acaba de publicar un artículo en la revista npj Quantum Information.

Resulta que un mensaje sin abrir puede ser extremadamente útil, explica la nota de prensa de la Universidad Nacional de Singapur, recogida por AlphaGalileo. Esto es así si el experimentador entrelaza el mensaje con algún otro sistema en el laboratorio antes de enviarlo. El entrelazamiento, un extraño efecto que sólo es posible en el ámbito de la física cuántica, crea correlaciones entre el mensaje que viaja en el tiempo y el sistema del laboratorio. Estas correlaciones pueden alimentar una computación cuántica.

Hace unos diez años el investigador David Bacon, ahora en Google, mostró que un ordenador cuántico que viajara en el tiempo podría resolver rápidamente un grupo de problemas, conocidos como NP-completos, que los matemáticos consideran bastante complicados.

El problema era que el ordenador cuántico de Bacon viajaba alrededor de curvas de tiempo cerradas. Se trata de caminos a través del tejido del espacio-tiempo que hacen bucle sobre sí mismos. La relatividad general permite que dichos caminos existan a través de contorsiones en el espacio-tiempo conocidas como agujeros de gusano.

Los físicos argumentan que algo debe impedir que surjan esas oportunidades, ya que pondrían en peligro la causalidad: en el ejemplo clásico, alguien podría viajar al pasado y matar a su abuelo, negando su propia existencia.

Y no es sólo los lazos familiares están amenazados. Romper el flujo causal de tiempo tiene consecuencias también para la física cuántica. En las últimas dos décadas, los investigadores han demostrado que los principios fundacionales de la física cuántica se rompen en la presencia de curvas cerradas: se puede vencer el principio de incertidumbre, una falta de claridad inherente de las propiedades cuánticas, y el teorema de la no-clonación, que dice que los estados cuánticos no pueden copiarse.

Solución

Sin embargo, el nuevo trabajo muestra que un ordenador cuántico puede resolver problemas insolubles incluso si está viajando a lo largo de «curvas temporales abiertas», que no crean problemas de causalidad. Esto se debe a que no permiten la interacción directa con cualquier cosa del propio pasado del objeto: las partículas que viajan en el tiempo (o los datos que contienen) no interactúan consigo mismas.

Al tiempo, las extrañas propiedades cuánticas que permiten cálculos «imposibles» se quedan intactas. «Evitamos paradojas clásicas, como la paradoja de los abuelos, pero aún así se obtienen resultados extraños», dice Mile Gu, que dirigió el trabajo.

Gu trabaja en el Centro de Tecnologías Cuánticas de la Universidad Nacional de Singapur y en la Universidad de Tsinghua de Pekín (China). Los otros ocho coautores provienen de estas instituciones, la Universidad de Oxford (Reino Unido), la Universidad Nacional de Australia en Canberra, la Universidad de Queensland, en Santa Lucía (Australia) y la empresa QKD Corp de Toronto (Canadá).

«Cada vez que presentamos la idea, la gente dice que no hay manera de que esto pueda ocurrir», dice Jayne Thompson, de CQT. Pero sí: las partículas cuánticas enviadas en un bucle temporal podrían ganar súpercapacidad computacional, a pesar de que no interactúen con nada del pasado. «La razón por la que hay un efecto se debe a que algunos datos se almacenan en las correlaciones de entrelazado: esto es lo que estamos aprovechando», dice Thompson.

Una advertencia: no todos los físicos piensan que estas curvas de línea de tiempo abiertas sean más propensos a ocurrir en el universo físico que las cerradas. Un argumento en contra de las curvas cerradas es que nadie desde el futuro nos ha visitado. Ese argumento, al menos, no se aplica a las abiertas, porque los mensajes del futuro estarían bloqueados.

Referencia bibliográfica:

Xiao Yuan, Syed M Assad, Jayne Thompson, Jing Yan Haw, Vlatko Vedral, Timothy C Ralph, Ping Koy Lam, Christian Weedbrook, Mile Gu: Replicating the benefits of Deutschian closed timelike curves without breaking causality. npj Quantum Information (2015). DOI: 10.1038/npjqi.2015.7