Tendencias21
Simulan con éxito la inversión del tiempo en un sistema cuántico

Simulan con éxito la inversión del tiempo en un sistema cuántico

Científicos rusos han conseguido simular la inversión del tiempo en un ordenador cuántico: crearon un estado que evoluciona en sentido contrario a la flecha del tiempo. No han descubierto la forma de viajar al pasado, sino de mejorar la computación cuántica.

Simulan con éxito la inversión del tiempo en un sistema cuántico

Investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, junto a colegas de Estados Unidos y Suiza, han conseguido algo sorprendente: llevar al pasado a un ordenador cuántico y volverlo a traer al presente una fracción de segundo después.

Algo así como visto y no visto, pero científicamente experimentado: la flecha del tiempo puede revertirse. Ya se sabía que no existe una ley física que impida, teóricamente, que un huevo batido vuelva a su estado original, o que las bolas de billar dispersas sobre la mesa retornen espontáneamente al triángulo que originó la partida.

Pero la naturaleza no funciona así: el segundo principio de la termodinámica establece que los cuerpos evolucionan solo en una dirección, del presente al futuro, y no al revés. Pero este experimento plantea que no siempre es así, al menos en el universo cuántico.

No es la primera vez que el mundo cuántico nos sorprende: incluso sabemos que funciona en contra del sentido común, ya que las partículas elementales pueden estar en varios sitios a la vez, viajar por el espacio sin seguir la flecha del tiempo e incluso reaccionar según lo que los científicos esperan de ellas.

Rizando el rizo cuántico

El nuevo experimento riza aún más el rizo de los entresijos del mundo cuántico y se ha realizado con un ordenador que todavía está en sus primeros pasos y que funciona de forma diferente a la de los ordenadores clásicos: el ordenador cuántico.

La computación clásica se basa en el tratamiento de enormes trenes de unos y ceros que, debidamente estructurados, componen los mensajes que viajan a través de internet: escribimos un mensaje, el ordenador lo traduce a unos y ceros (bits), lo envía a través de la red y el ordenador receptor lo recibe, lo interpreta y nos lo traduce para que podamos leerlo en la misma forma en que fue escrito.

La computación cuántica es mucho más avanzada: se basa en la superposición de estados para gestionar la información. La superposición de estados es una propiedad de la mecánica cuántica, que permite a una partícula estar en dos o más estados a la vez. Sólo la observación humana (medición) concreta uno de los posibles estados. El gato de Schrödinger es el ejemplo más elocuente de este misterio.

En la computación cuántica no se utiliza por lo tanto el bit (los unos y los ceros seguidos unos de otros), sino el cúbit, unidad básica de esta computación: es un sistema cuántico con dos estados propios y que puede ser manipulado a voluntad.

Cada cúbit puede ser un uno y un cero a la vez, sin que esta condición cuántica no sólo no impida la correcta transmisión del mensaje, sino que la potencia: el cúbit permite que la información circule por las redes a una velocidad muy superior, respecto a la de la computación clásica.

Simulan con éxito la inversión del tiempo en un sistema cuántico

Cúbit al pasado

Es en este contexto en el que se sitúa el experimento de los científicos rusos. Lo que hicieron fue desarrollar unos cúbits en el seno de uno de los ordenadores cuánticos creados por IBM para la experimentación por parte de la comunidad científica.

A continuación hicieron evolucionar a los cúbits, 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.

Habían conseguido, extrapolando el experimento al mundo ordinario, que las bolas de billar volvieran al triángulo de partida, tal como se encontraban antes de empezar a jugar. O que el huevo batido se volviera a meter dentro de la cáscara, como si realmente nadie lo hubiera roto y batido.

El resultado abre la posibilidad de 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.

Algoritmo complejo

La hazaña se logró utilizando un algoritmo cuántico complejo que se ejecutó miles de veces y logró una tasa de éxito del 85% para revertir dos cúbits a su estado original. Pero si en vez de dos, realizaban el experimento con tres cúbits, la tasa de éxito se reduce al 50%.

Gordey Lesovik, autor principal del  estudio, explica en un comunicado: “Hemos creado artificialmente un estado que se está moviendo en la dirección opuesta a la flecha de tiempo termodinámico”. Teóricamente, han simulado con éxito la inversión del tiempo.

El experimento, trascendental para la computación cuántica, no debe extrapolarse fuera de sus propios límites: la inversión de la flecha del tiempo conseguida no significa que en realidad los científicos hayan logrado que un cúbit regrese al pasado, sino que se comporte como si realmente hubiera sido así.

Todo se ha desarrollado en el plano teórico, en una simulación, por lo que no se puede afirmar que la ciencia haya descubierto realmente una forma de viajar al pasado. Sólo ha descubierto una forma original y sorprendente de que los ordenadores cuánticos puedan mejorar el ruido de fondo y los errores: podrán retroceder “al pasado” de manera efectiva, limpiar los errores y funcionar así de manera mucho más eficiente.

Trascendencia teórica

Ello no resta valor alguno al significado teórico del descubrimiento. Según otro de los autores, Valery Vinokur, la ecuación de Schrödinger es reversible. «Desde un punto de vista matemático, esto significa que si se la somete a una cierta transformación, la ecuación resultante describirá cómo el electrón disperso se vuelve a localizar en el mismo momento en que se dispersó».

«Los resultados también dan un guiño a la idea de que la irreversibilidad resulta de la medición, destacando el papel que el concepto de “medición” juega en la base misma de la física cuántica “, añade Gordey Lesovik. Si no hay medición, viene a decir, el tiempo es reversible.

Este descubrimiento destaca la importancia de la medición en el colapso de una función de onda que convierte las posibilidades de un sistema cuántico en una realidad concreta: el gato finalmente está vivo o muerto dependiendo del dispositivo de medición, tal como interpreta el realismo cuántico la ecuación de Schrödinger, según explicamos en otro artículo.

Los investigadores rusos suspendieron al cúbit en su superposición de estados, en el mismo limbo que caracteriza al gato de Schrödinger, y allí se conservó (fracciones de segundo) hasta que se retomó la medida. «Esa fue la parte esencial de nuestro algoritmo”, señala Vinokur.

Referencia

Arrow of time and its reversal on the IBM quantum computer. G. B. Lesovik et al. Scientific Reports, volume 9, Article number: 4396 (2019). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-40765-6

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

3 comentarios

  • Eso de la «inversión del tiempo» es un disparate. En todo caso, se trataría de la inversión de la causalidad. El jarrón roto que sube desde el suelo y,por arte de magia se recompone nuevecito en el mueble. El tiempo es el concepto humano de la duración de los procesos y no una propiedad física.

  • Al pasado es imposible regresar, porque aunque recompusiésemos el jarrón roto, dejándolo exactamente como estaba al principio, con todas sus moléculas y átomos en el mismo lugar, se trataría de una nueva acción, que consumió energía y por lo tanto, estaría inserta en el futuro con respecto al estado anterior. Revertir un suceso, no implica volver al pasado. Nunca y en ningún caso.

RSS Lo último de Tendencias21

  • El núcleo interno de la Tierra presenta un estado entre líquido y sólido 11 febrero, 2022
    Los físicos han sostenido durante mucho tiempo que el núcleo interno de la Tierra es sólido, pero un nuevo estudio sugiere que se encuentra en un punto intermedio entre sólido y líquido, un descubrimiento que podría arrojar luz sobre algunos de los secretos más profundos del planeta.
    Pablo Javier Piacente
  • Algoritmos para calcular la complejidad de un planeta podrían revelar la vida extraterrestre 11 febrero, 2022
    Un procedimiento aritmético aplicado a una serie de algoritmos podría ser la llave para descubrir la vida extraterrestre: al medir la complejidad de un planeta tomando determinados datos e imágenes, identifica a los mejores “candidatos” a albergar vida. 
    Pablo Javier Piacente
  • Puede haber muchos más planetas habitables a 4,22 años luz de la Tierra 11 febrero, 2022
    La confirmación de un tercer planeta orbitando Próxima Centauri, la estrella más cercana a nuestro Sol, indica que seguramente habrá más mundos en zona de habitabilidad a solo 4,22 años luz de la Tierra.
    Redacción T21
  • Humanos y neandertales vivieron juntos al sur de Francia hace 54.000 años 11 febrero, 2022
    El homo sapiens habitó Europa hace al menos 54.000 años, 10.000 años antes de lo que se había documentado hasta ahora, y compartió con los extintos neandertales una cueva del sur de Francia al menos durante miles de años.
    Redacción T21
  • Una molécula intestinal despierta el hambre de amor 10 febrero, 2022
    Los investigadores encontraron que los alimentos ricos en proteínas desencadenan la liberación de la hormona diurética 31, o "Dh31". Esta molécula de señalización, que se libera del tracto gastrointestinal en las moscas.de la fruta, genera una serie de reacciones que culminan en la transición de la alimentación al apareamiento: después de comer, las moscas quieren […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un láser puede enviar una nave espacial a Marte en 45 días 10 febrero, 2022
    Un láser ubicado en la Tierra podría impulsar a una nave espacial y hacerla llegar a la atmósfera marciana en un mes y medio, gracias al calentamiento de plasma de hidrógeno. Detenida en la atmósfera de Marte, la nave acercaría suministros para los asentamientos humanos en el planeta rojo.
    Pablo Javier Piacente
  • Sergio Miguel Tomé: el universo es un sistema computacional 10 febrero, 2022
    Una nueva teoría afirma que un sistema computacional oculto bajo las leyes naturales rige el funcionamiento del universo. El nuevo paradigma, además de afectar a la física porque modifica el concepto de fenómeno físico, también tiene implicaciones para las matemáticas y las ciencias cognitivas. Para desarrollarlo se necesita una investigación de físicos e informáticos.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Científicos europeos consiguen un nuevo récord mundial de energía 10 febrero, 2022
    Utilizando el combustible de futuras plantas de energía de fusión, los científicos de JET en Oxford han duplicado con creces el récord histórico de 1997: obtuvieron 59 megajulios de energía y una potencia de salida de poco más de 11 megavatios durante cinco segundos.
    IPP/T21
  • Los europeos contemporáneos son genéticamente esteparios 9 febrero, 2022
    La ascendencia de la estepa en composición genética europea contemporánea ha contribuido a una constitución fuerte, con una estatura alta y una mayor circunferencia de la cadera y la cintura, pero también a un mayor nivel de colesterol en la sangre, según un estudio.
    Pablo Javier Piacente
  • Un cometa del tamaño de un planeta menor se nos acercará en 2031 sin riesgo de colisión 9 febrero, 2022
    Un equipo de investigadores ha confirmado que 2014 UN271, también llamado Bernardinelli-Bernstein, es el cometa más grande jamás observado. Con un diámetro de 137 kilómetros, hará su mayor acercamiento a la Tierra en 2031, sin riesgo de colisión, después de tres millones de años lejos del sistema solar.
    Pablo Javier Piacente