La primera prueba de laboratorio de un viaje en el tiempo

Un poema de Wichy Nogueras contaba el fluir del tiempo en reversa: «Eternoretornógrafo». Y en realidad, han sido miles las obras de arte centradas en ese viejo sueño de volver el tiempo atrás, el llamado «viaje a la semilla».

Cuántas veces no hemos deseado lograrlo, para tomar una decisión más acertada, o simplemente ser más jóvenes o más niños.

Pero en temas de física cuántica, esta obsesión de volver el tiempo en reversa adquiere dimensiones épicas, causa ojeras y gastritis a los científicos. Ahora un equipo de multinacional ha publicado en Scientific Reports los resultados del que podría ser un pequeño logro en ese sentido.

Pero no exagere sus reacciones, todavía no se trata de hacernos más jóvenes. La cosa comienza apenas con un minúsculo electrón solitario en la simulación computarizada del espacio interestelar.

Contra el tiempo Challenge

Gordey Lesovik, autor principal de la investigación, ha explicado a Europapress que todo el estudio se ha tratado de desafiar la Segunda Ley de la Termodinámica, esa que establece que el tiempo tiene un carácter lineal. O sea, la que dice que la flecha temporal es siempre hacia el futuro.

Más específicamente, la ley enuncia que, según lo observado en la naturaleza, un sistema aislado o bien permanece cerrado, o bien evoluciona hacia un estado más caótico que el original, pero nunca hacia otro más ordenado.

Por ejemplo, virar una caja de fósforos desencadena un «caos», o al menos un estado menos ordenado que si hubiéramos dejado la caja cerrada en nuestras manos. Pero no hemos observado el proceso inverso.

A menos que, como este equipo internacional ha realizado, se ejerza un estímulo muy específico que pudiera provocar el regreso del caos al orden inicial.

El ejemplo es más claro con bolas de billar.

Lo que este experimento intenta demostrar es, en un ejemplo ilustrativo, que un empujón a la mesa de billar lleve de nuevo todas las bolas desordenadas en la mesa de billar al triángulo ordenado que da inicio al juego.

Eso se logró en una escala infinitesimalmente menor, y a través de una computadora cuántica.

Las computadoras cuánticas pueden hacer cálculos y resolver problemas antes imposibles,

como la recreación del viaje en el tiempo, a través de un algoritmo de leyes naturales. Foto: Hipertextual

Durante su experimento, los autores de este trabajo cambiaron la bola de billar por un electrón solitario en medio del inmenso vacío del espacio interestelar simulado.

«Supongamos que el electrón está bien localizado cuando comenzamos a observarlo -afirma Andrey Lebedev, coautor del estudio. Esto significa que estamos bastante seguros de su posición en el espacio. Es cierto que las leyes de la mecánica cuántica nos impiden saber dónde está con absoluta precisión, pero podemos delinear una pequeña región en cuyo interior el electrón está localizado».

La evolución del estado electrónico se rige por la ecuación de Schrödinger. La región del espacio que contiene el electrón se expandirá muy rápidamente, o sea, el sistema tenderá a volverse más caótico, lo que aumentará el grado de incertidumbre sobre la posición del electrón. Debido a la Segunda Ley de la Termodinámica, el desorden del sistema será cada vez mayor, como sucede con las bolas de billar.

Sin embargo con un cierto tipo de transformaciones, la ecuación describirá un electrón difuso, «localizado algo atrás en el tiempo pero en la misma y pequeña región del espacio que ocupa en el tiempo presente». O sea, la ecuación regresa al estado primero del electrón y su orden.

Aunque este fenómeno no se observa en la naturaleza, puede ocurrir teóricamente debido a la radiación residual del Big Bang que impregna todo el Universo.

El equipo buscó probar este fenómeno de regreso al orden inicial más allá de la ecuación. Para ello, la simulación a través del algoritmo en una computadora cuántica permitió observar el comportamiento que hubiera tenido un electrón real en esas condiciones específicas de estímulo.

Qué sucedió y cómo

Inicialmente, cada qubit (Unidad simuladora del electrón en computación cuántica) se inicializa en el estado fundamental, denotado como cero. El orden inicial del electrón está representado en ese qubit.

Seguidamente, como denota la segunda Ley, los científicos observaron el qubit perder el orden a un caos cada vez mayor. Hasta ahí sin novedad.

Pero el tercer paso insertó la verdadera prueba de lo nuevo. Un programa especial modificó el estado de la computadora cuántica de tal manera que luego evolucione «hacia atrás», del caos al orden. Como si de una patada a la mesa de billar se observaran las bolas correr a formar un triángulo organizado exactamente como al principio del juego.

El paso último del estudio aplicaba de nuevo el programa de regeneración del inicio, pero esta vez el electrón, representado en el qubit, no desencadenaba en caos, sino que mantenía el orden.

En palabras sencillas: se lograba prácticamente revertir el tiempo del qubit exactamente a la inversa.

Pero no hay que volverse locos. El equipo se dispuso a calcular cuál es la probabilidad real de que un impulso específico sobre un electrón ya difuso lo regresara espontáneamente a su pasado reciente. El resultado no fue optimista para los soñadores: en un período de 13 700 millones de años, observando 10 000 millones de electrones localizados cada segundo, la evolución inversa del estado de la partícula solo sucedería una vez.

El viaje en el tiempo, de cualquier modo, no sería de más que una simple diezmilmillonésima de segundo hacia el pasado. Así que no, no tendremos ningún mensajero del futuro alertando que salvemos el planeta de 2019.

Qué expectativas puede traer el resultado

En realidad, aunque suena emocionante decir que al menos en laboratorio —y al menos en fracciones de tiempo muy pequeñas— se logró hacer «viajar» hacia atrás la vida de un electrón, la probabilidad de que algo así suceda a gran escala y de forma espontánea es mínima.

Aunque los investigadores encontraron que en el 85 porciento de los casos sometidos al mismo impulso la computadora cuántica de dos qubits volvió a su estado inicial, al incluir un tercer qubit, ocurrieron mayores errores, y la tasa de éxito se redujo al 50 por ciento.

No obstante, este nuevo acercamiento a las posibilidades de desafiar la noción temporal sigue impulsando estudios de Física cuántica, esa rama de la Física que muchos han tildado de locura, de excesivamente teórica, pero que a otros nos parece muy pegada a la imaginación y sus horizontes más lejanos.

Los autores, además, creen que los errores al incluir tres qubits se deben a imperfecciones en la computadora real. Y esperan que cuando se diseñen dispositivos más sofisticados, la tasa de error disminuya.

Por lo pronto será verdad que el viaje probado fue mínimo, pero hay a quienes nos gustaría entrar a un laboratorio y ver con nuestros propios ojos en una computadora cuántica cómo un electrón vuelve a su pasado, desafiando todo lo conocido. Imaginar entonces que nuestros fósforos regados por el suelo regresan espontáneamente a su caja, que las bolas de billar vuelven a su triángulo… que un viaje a la semilla es al menos un poco posible.