Científicos revierten el tiempo en una computadora cuántica


Científicos revierten el tiempo en una computadora cuántica

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Al conseguir que tres bits cuánticos (qubit: unidad básica de la computación cuántica) volvieran al estado que tenían una fracción de segundo antes, un equipo de científicos ha demostrado que es posible revertir el tiempo en una computadora cuántica.

La física postula que todos los sistemas que avanzan en el tiempo evolucionan de un estado simple a uno más complejo, algo que se conoce como la flecha termodinámica del tiempo. Por ejemplo, si pusieras una gota de tinta en un vaso de agua, su estado inicial sería una gota bien definida. No obstante, la gota empezará a extenderse muy pronto y, en cuestión de minutos, se habrá disuelto en el agua de manera uniforme. Pero si revirtieras el tiempo, la tinta volvería a formar una gota. Según esta teoría, si fuera posible revertir el tiempo de una persona, se volvería más joven.

En un estudio publicado en la revista Scientific Reports, científicos estadounidenses y rusos demuestran la reversión del tiempo en un escenario experimental, para lo cual hacen que un qubit pase de un estado más complejo a otro más simple.

Los investigadores proponen un algoritmo que modifica un estado cuántico desarrollado y causa que dicho estado evolucione a la inversa en el tiempo. “Si hacemos esta magia en el estado desarrollado de la tinta, veremos que, después que transcurre el mismo tiempo (el necesario para disolverse en el agua), la tinta vuelve a combinarse y forma la gota original”, explicó Andrei Lebedev, coautor del estudio. “Eso es justo lo que hicimos en nuestra investigación, tomando la gota de tinta como el estado de tres qubits, y el agua como un espacio de Hilbert en la computadora cuántica”.

Gordey Lesovik, autor principal del estudio, hizo la siguiente declaración: “Este es uno de una serie de artículos sobre la posibilidad de violar la segunda ley de la termodinámica. Dicha ley se relaciona estrechamente con el concepto de la flecha del tiempo, el cual plantea que el tiempo es unidireccional y discurre del pasado hacia el futuro”.

Las cuatro etapas del experimento de reversión del tiempo. FOTO: TSARCYANIDE / OFICINA DE PRENSA MIPT

Para el experimento, los investigadores definen el estado de cada qubit en lo que llamaríamos “cero”. A partir de ese punto, el orden se pierde y los qubits se vuelven cada vez más complejos, cambiando a un patrón de ceros y unos. Después, los científicos revierten el tiempo con un programa diseñado especialmente para que la computadora cuántica pase de un estado de caos a otro de orden; es decir, de lo complejo a lo simple. El resultado es que los qubits retroceden en el tiempo.

Al ejecutar el programa en una computadora cuántica de dos qubits, el resultado fue exitoso en 85 por cierto de los casos. Sin embargo, hubo más errores al introducir un tercer qubit, y la tasa de éxito se redujo a cerca de 50 por ciento. Por lo visto, habrá que sentarnos a esperar a que desarrollen una computadora cuántica capaz de revertir el tiempo en gran escala. Por otra parte, los hallazgos apuntan a la gran improbabilidad de que el tiempo pueda revertirse en la naturaleza, debido a que es demasiado compleja.

“Este desafortunado aumento de complejidad explica por qué la naturaleza no contiene objetos revertidos en el tiempo”, agregó Lebedev. “Hay una probabilidad casi nula de que un objeto revertido en el tiempo aparezca de manera espontánea (por ejemplo, una partícula en un sistema de partículas)”.

Pese a ello, Lebedev añadió que su algoritmo para revertir el tiempo puede utilizarse en pruebas de programas para computadoras cuánticas. “A diferencia de la versión analógica, la computación cuántica no permite interrumpir el proceso de cómputo antes que haya terminado”.

“El problema es que una computadora cuántica se encuentra en un estado de superposición, de modo que si la interrumpimos para medir su estado, destruimos la superposición y cabe la posibilidad de que proyectemos esto en un componente”.

“Por esa razón, es evidente que debemos verificar que el resultado sea correcto cuando finaliza el proceso de cómputo… La reversión del tiempo puede ser útil en esto, ya que si revertimos el tiempo en el estado final de la computadora, volveremos a ejecutar el mismo programa cuántico. Y si el resultado era correcto, regresaremos al estado inicial de la computadora”.

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Henning Bostelmann, catedrático del Departamento de Matemáticas en la Universidad de York, Reino Unido, comentó sobre los resultados y dijo que, si bien los investigadores lograron revertir la evolución del tiempo en un sistema cuántico, haría falta una computadora cuántica mucho más grande para llevar a cabo el experimento en un sistema de tamaño razonable.

Aunque no intervino en la investigación, Bostelmann destacó que es muy poco probable que pueda revertirse el tiempo para los átomos o los electrones individuales. Y en entrevista con Newsweek, aclaró: “Para decepción de los fanáticos de la ciencia ficción, debo señalar que este no es un artículo sobre viajar en el tiempo, y tampoco sobre el pasado ni sobre revertir el principio de causa y efecto”.

Lebedev anunció que él y su equipo tienen proyectos para profundizar su investigación sobre la reversión del tiempo, y dijo que buscarán ejemplos de la naturaleza en los que su procedimiento pueda ser más eficaz.

Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek

 

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