Investigadores de la Universidad de Cambridge utilizaron el entrelazamiento cuántico para simular un escenario similar a un viaje en el tiempo. Esto hace posible cambiar retroactivamente el comportamiento pasado para mejorar los resultados presentes. Los físicos han demostrado que la simulación de modelos hipotéticos de viajes en el tiempo puede resolver problemas experimentales que parecían irresolubles con la física estándar. Si los jugadores, inversores y experimentadores cuánticos pudieran doblar la flecha del tiempo, su ventaja aumentaría enormemente, lo que conduciría a mejores resultados.
Investigadores de la Universidad de Cambridge han demostrado que manipulando el entrelazamiento (una característica de la teoría cuántica que hace que las partículas estén intrínsecamente unidas entre sí) pueden simular lo que sucedería si una persona pudiera viajar hacia atrás en el tiempo. Así, en algunos casos, los jugadores, los inversores y los experimentadores cuánticos pueden alterar retroactivamente su comportamiento pasado para mejorar los resultados presentes.
Aunque los científicos ya han modelado cómo se comportaría dicho bucle espacio-temporal si existiera, si las partículas pueden viajar en el tiempo sigue siendo un tema controvertido entre los físicos. Al vincular su nueva teoría con la metrología cuántica (el uso de la teoría cuántica para realizar mediciones altamente sensibles), el equipo de Cambridge demostró que el entrelazamiento puede resolver problemas que parecían imposibles de resolver. La investigación fue publicada el 12 de octubre en la revista Physical Review Letters.
"Imagínese que desea enviar un regalo a alguien: debe enviarlo el primer día para asegurarse de que llegue el tercer día. Sin embargo, sólo puede recibir la lista de deseos de esa persona el segundo día. Entonces, en esta situación cronológica, es imposible saber de antemano qué regalo quiere la otra persona, y es imposible asegurarse de recibir el regalo correcto", dijo el primer autor David Arvidsson-Shukur del Laboratorio Hitachi Cambridge.
"Ahora imagine que pudiera cambiar el regalo que envió el primer día basándose en la información de la lista de deseos que recibió al día siguiente. Nuestra simulación utiliza manipulación de entrelazamiento cuántico para mostrar cómo puede cambiar retroactivamente su comportamiento anterior para garantizar que el resultado final sea el que desea".
La simulación se basa en el entrelazamiento cuántico, que implica fuertes correlaciones que las partículas cuánticas pueden compartir pero que las partículas clásicas (las que se rigen por la física cotidiana) no pueden.
La peculiaridad de la física cuántica es que si dos partículas están lo suficientemente cerca como para interactuar, pueden permanecer conectadas incluso si están separadas. Ésta es la base de la computación cuántica: utilizar partículas interconectadas para realizar cálculos que son demasiado complejos para las computadoras clásicas.
"En nuestro diseño, el experimentador entrelaza dos partículas", dijo Nicole Yunger Halpern, investigadora del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y de la Universidad de Maryland. "La primera partícula luego se envía para su uso en el experimento. Después de obtener nueva información, el experimentador manipula la segunda partícula, cambiando efectivamente el estado pasado de la primera partícula, cambiando así el resultado del experimento".
"El efecto es muy significativo, ¡pero sólo ocurre una de cada cuatro veces! En otras palabras, la simulación falla el 75 por ciento de las veces. Pero la buena noticia es que sabes si fallas. Si continuamos con la analogía del regalo, entonces una de cada cuatro veces es un regalo deseado (como un par de pantalones), y otra vez es un par de pantalones del tamaño incorrecto, o del color incorrecto, o una chaqueta", dijo Arvidson-Shukur.
Para que su modelo fuera relevante para la tecnología, los teóricos lo vincularon a la metrología cuántica. En un experimento común de metrología cuántica, se proyectan fotones (pequeñas partículas de luz) sobre una muestra de interés y luego se registran con una cámara especial. Para que el experimento sea eficaz, los fotones deben prepararse de alguna manera antes de llegar a la muestra. Los investigadores han demostrado que pueden utilizar viajes en el tiempo simulados para alterar retroactivamente el fotón original, incluso si aprenden cómo preparar mejor el fotón después de que llegue a la muestra.
Para compensar las altas posibilidades de fracaso, los teóricos proponen enviar grandes cantidades de fotones entrelazados, sabiendo que algunos eventualmente llevarán la información correcta y actualizada. Luego utilizarán filtros para garantizar que los fotones correctos pasen a través de la cámara, mientras que los filtros rechazan los fotones "malos" restantes.
El coautor Aidan McConnell realizó la investigación mientras estudiaba su maestría en el Laboratorio Cavendish en Cambridge y ahora es estudiante de doctorado en ETH Zurich. "Suponiendo que el coste del envío de regalos es bajo, podemos enviar muchos paquetes el primer día. El segundo día, sabemos qué regalo se debe enviar. Cuando el paquete llega al tercer día, uno de cada cuatro regalos es correcto, y seleccionamos estos regalos diciéndole al destinatario qué expreso debe desecharse".
"Es realmente tranquilizador que nuestros experimentos requieran filtros para tener éxito", afirmó Arvidson-Shukur. "Si nuestras simulaciones de viajes en el tiempo tuvieran éxito siempre, el mundo sería un lugar muy extraño. La relatividad y todas las teorías en las que confiamos para comprender el universo dejarían de existir. En lugar de una máquina de viajes en el tiempo, lo que proponemos es una inmersión profunda en los fundamentos de la mecánica cuántica. Estas simulaciones no te permiten retroceder en el tiempo y cambiar tu pasado, pero sí te permiten resolver los problemas de ayer para crear un mañana mejor".