Revierten la flecha del tiempo en un ordenador cuántico

Tiime travel kentville clock. (Imagen creative commons vista en flickr de Rodger Evans).

Los apartados de divulgación científica de diversos medios generalistas nos regalan hoy un titular imposible de esquivar: científicos rusos logran invertir el tiempo. No pienso culparles por la estrategia “click-bate”, yo mismo he escrito recientemente: “los científicos ya han construido una máquina del tiempo“, aunque luego tal máquina – al estilo de la imaginada por H.G Wells en su novela – no exista en realidad.

En fin, el tema es tan apasionante y tan ampliamente tratado por Hollywood y las productoras de televisión, que es inevitable que los viajes en el tiempo y sus paradojas sigan seduciéndonos pese a lo persistente e invariable que es la realidad de la flecha del tiempo, que siempre avanza hacia adelante, hacia el futuro, o hacia estados más desordenados si nos ponemos físicos.

Si el comportamiento de Maduro en Venezuela os parece propio de tiranos, eso es que no conocéis la segunda ley de la termodinámica, que nos obliga de por vida a ver a un huevo romperse pero no recomponerse, o a la lava salir del cono de un volcán y solidificarse, pero no a la inversa. Me temo que esta ley resulta inviolable, pese a que los humanos nos resistamos a su dictadura. Y de eso vengo a hablaros, de un equipo de aguerridos físicos rusos del Instituto de Física y Tecnología de Moscú comandados por Geordey Lesovik.

Estos hombres, cuyo afán es escribir una serie de artículos en los que explorar la posibilidad de romper con la tiranía de esta ley física, son los mismos que anunciaron en 2017 haber creado una máquina cuántica de movimiento perpetuo.

Veamos de que trata su último artículo, en el cual afirman haber conseguido que el tiempo fluya hacia atrás en una simulación realizada con ordenadores cuánticos. Pero antes unas pequeñas nociones sobre estas máquinas, en las que la información no se almacena en bits, partículas capaces de tomar dos estados (0 y 1) como sucede en tu Smartphone o en tu computadora. En los ordenadores cuánticos, el mínimo de información se recoge en forma de cúbits, que además de los dos estados del bit clásico, puede encontrarse en un estado de superposición cuántica que combina esos dos estados. Esto permite trabajar con lógicas no binarias, llamadas difusas, en la que un cúbit pueda ser 0 y 1 simultáneamente.

Bien, pues empleando un ordenador cuántico, el equipo de Lesokiv ha conseguido que el tiempo retroceda hacia el pasado. Sin embargo, no solo han hecho esto, sino que han calculado la posibilidad de que algo así le suceda de forma natural a un electrón que viaje por el vacío de espacio.

Si estáis familiarizados con la física cuántica, sabréis que las partículas subatómicas sometidas a esta ley, se rigen por el principio de incertidumbre de Heisemberg, que establece que es imposible conocer simultáneamente su masa y velocidad.

Bien, dando por hecho entonces que no podemos ubicar correctamente la posición y rumbo de ese electrón, aunque si podemos seleccionar una región difusa donde ese electrón solitario se encuentre en un momento dado, Lesokiv y sus colegas se preguntaron si habría forma de que, revirtiendo la ecuación de Schrödinger, el electrón pudiera regresar un poquito atrás en el tiempo, aunque sin salirse de esa región difusa ya delimitada.

Obviamente nunca hemos observado algo tan sumamente raro, pero lo cierto es que en teoría podría ocurrir, aunque eso sí, la probabilidad es prácticamente nula. Haría falta observar 10.000 millones de electrones por segundo durante un periodo equivalente al de la edad del universo (13.700 millones de años) para observar una sola vez a un electrón viajar hacia el pasado. Aun así, el lapso sería de apenas de una diez millonésima de segundo. Imperceptible, aunque teóricamente posible si se da una fluctuación en el fondo de microondas que lo permita.

Como resulta que no tenemos tiempo ni medios para observar algo así en la naturaleza, el equipo de Lesokiv decidió diseñar el experimento del que os hablo, con la ayuda del ordenador cuántico.

En un principio, los investigadores situaron los 2 cúbits del ordenador (aunque luego llegaron a probar con 3) en su estado simple fundamental, es decir en cero. Una vez entró en funcionamiento la computadora, el estado inicial se degradó y los dos cúbits comenzaron – guiados por un software que simulaba la evolución del tiempo – a recorrer todo su abanico de estados posibles.

Variando ciertas condiciones de la configuración de la computadora, se confinaron todos esos estados posibles de modo que pudieran “rebobinarse” de forma efectiva la ecuación de Schrödinger deliberadamente.

Más tarde, en un tercer paso, se revierte el software de evolución para que cambie su dirección, fluyendo hacia atrás. La operación equivale a la fluctuación del fondo de microondas del ejemplo del electrón. Finalmente, se activa de nuevo el software de evolución para que fluya hacia adelante. Se comparan los estados alcanzados con la manipulación de la ecuación de Schrödinger para que fluya hacia atrás, con los observados cuando la evolución era la natural y bingo, hay una coincidencia en el 85% de los casos con dos cúbits (con tres la cifra baja, aunque se cree que es debido a inexactitudes de la tecnología empleada para construir la computadora, aun incipiente).

¿Tiene todo este ejercicio teórico aplicación? Sí, al parecer podría servir para mejorar la exactitud de las computadoras cuánticas a medida que ganen en cúbits y complejidad.

Cartel de la película de 1960 The Time Machine. (Imagen vista en Wikipedia).

¿Decepcionado? Ya te había avanzado que no verías artilugios como los de la clásica película de 1960 protagonizada por Rod Taylor.

Me temo que la tiranía de la segunda ley de la termodinámica no es sencilla de eludir, aunque se alcancen victorias pírricas como la publicada por el equipo de Lesovik, que por cierto podéis consultar en Scientific Report.