Crean una especie de «máquina del tiempo» cuántica

El escritor británico H. G. Wells se preguntaba en su obra La Máquina del tiempo por qué, si el tiempo es realmente la cuarta dimensión del espacio, no nos podemos mover a través de él tal y como lo hacemos en las otras tres dimensiones del espacio. Sorprendentemente, a pesar de que esta novela es ciencia ficción, varias investigaciones recientes han demostrado que cada vez estamos más cerca de hacerlo realidad.

La vida cotidiana está repleta de cambios que son prácticamente imposibles de revertir. O lo que es lo mismo, los procesos siguen una determinada dirección en el tiempo: por ejemplo, una oruga se transformará eventualmente en una mariposa. La única manera que tendríamos de deshacer esa transformación paso a paso sería saber con precisión cómo se movió cada una de las células de la oruga en el tiempo.

Sin embargo, esta irreversibilidad ya no aplica al mundo cuántico, es decir, a escalas espaciales muy pequeñas. En una colaboración entre la Universidad de Viena y el Instituto de Viena de Óptica Cuántica e Información Cuántica, un grupo de físicos experimentales encabezados por Philip Walter han implementado con éxito un novedoso protocolo de rebobinado cuánticoque había sido planteado de manera teórica por el equipo del investigador Miguel Navascués. Dicho protocolo permite devolver cualquier sistema cuántico desconocido (en el caso más simple, un qubit, el equivalente cuántico de un bit) al estado que tenía un tiempo antes.

Los secretos que esconden las estrellas de neutrones

Tecnología para crear un interruptor cuántico

Su propuesta experimental se ha basado en un sistema óptico complejo que involucra láseres ultrarrápidos, fibras ópticas e interferómetros de espacio libre, entre otros elementos, para crear un interruptor cuántico. Este interruptor cuántico hace que el sistema evolucione temporalmente en una superposición o combinación de estados: por un lado, la evolución que tendría libre, sin alteraciones y por otro, la evolución que seguiría al sufrir una perturbación.

De este modo, la superposición de estas evoluciones temporales, de acuerdo a la teoría, puede usarse para rebobinar el sistema hacia atrás en el tiempo.

Una de las ventajas más sorprendentes de este protocolo es que no requiere conocer la naturaleza de las interacciones con el sistema cuántico. Así, consiguieron revertir con éxito la evolución temporal de un solo fotón sin saber cómo cambiaba en el tiempo ni conocer sus estados inicial ni final con una fidelidad de más del 95%. A diferencia de los protocolos ya existentes, esto supone una tasa de éxito extremadamente alta e implica que se puede llevar a cabo esta inversión del tiempo de una manera determinista.

Además, los resultados han demostrado que este nuevo enfoque no se limita solo a sistemas fotónicos porque los conceptos utilizados en el protocolo no se basan en suposiciones sobre el sistema físico al que se le aplica. Esto abre la puerta a numerosas posibilidades respecto a los sistemas en los que se puede implementar.

Cuánto pesan las sombras

Circuitos cuánticos

Y si esto ya parecía asombroso, otros dos grupos de investigadores han ido un paso más allá. Recientemente, estos equipos, uno en Hefei, China, asesorado por Giulio Chiribella, y otro en Viena, asesorado por Časlav Brukner, han conseguido realizar circuitos cuánticos en los que las partículas de la luz actúan como si el tiempo fluyera en una combinación cuántica de avance y retroceso.

Para entender mejor el proceso, se podría decir que estos fotones que sufren transformaciones opuestas simultáneamente podrían asemejarse un humano que se convierte en hombre lobo y el hombre lobo se convierte en humano. Una especie de máquina que viaja en el tiempo yendo en ambas direcciones.

Los dos experimentos rompieron el límite teórico del porcentaje de éxito, rozando en ambos casos el 100%, lo que permiten hacer más cosas que simplemente implementar las operaciones en un orden u otro, como estamos acostumbrados.

La IA y la guerra por el dominio de Internet

Nuevos dispositivos de computación cuántica

La comunidad científica espera que esta insólita capacidad de crear circuitos cuánticos que fluyan en dos sentidos a la vez haga posible el desarrollo de nuevos dispositivos para la computación cuántica, la comunicación y la metrología. Es más, algunos investigadores especulan que esta manipulación de la evolución temporal de un sistema pueda conducir a una futura función cuántica de «deshacer».

Desgraciadamente, aunque es esperable que en los próximos años surjan diversas demostraciones experimentales basadas en estos principios en diferentes sistemas, las aplicaciones prácticas inmediatas están lejos de ser aseguradas. Así que, si planeabas usar estos descubrimientos para poder reconstruir (sin usar pegamento) ese jarrón de porcelana que rompiste de un balonazo de pequeño, es probable que todavía tengas esperar…