Todos marcamos días con relojes y calendarios, pero quizás ningún reloj es más inmediato que un espejo. Los cambios que notamos a lo largo de los años ilustran vívidamente la "flecha del tiempo" de la ciencia, la probable progresión del orden al desorden. No podemosinvierta esta flecha más de lo que podamos borrar todas nuestras arrugas o restaurar una taza de té rota a su forma original.
¿O podemos?
Un equipo internacional de científicos dirigido por el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE exploró esta pregunta en un primer experimento de su tipo, logrando devolver brevemente una computadora al pasado. Los resultados, publicados el 13 de marzoen el diario Informes científicos , sugieren nuevos caminos para explorar el flujo de tiempo hacia atrás en los sistemas cuánticos. También abren nuevas posibilidades para la prueba cuántica de programas informáticos y la corrección de errores.
Para lograr la inversión de tiempo, el equipo de investigación desarrolló un algoritmo para la computadora cuántica pública de IBM que simula la dispersión de una partícula. En física clásica, esto podría aparecer como una bola de billar golpeada por una señal, viajando en línea. Pero enEn el mundo cuántico, una partícula dispersa adquiere una cualidad fracturada, extendiéndose en múltiples direcciones. Revertir su evolución cuántica es como invertir los anillos creados cuando una piedra es arrojada a un estanque.
En la naturaleza, restaurar esta partícula a su estado original, en esencia, volver a armar la taza de té rota, es imposible.
El problema principal es que necesitaría un "superesistema" o fuerza externa para manipular las ondas cuánticas de la partícula en cada punto. Pero, señalan los investigadores, la línea de tiempo requerida para que este superesistema aparezca espontáneamente y manipule adecuadamente el cuantolas ondas se extenderían más que la del universo mismo.
Sin inmutarse, el equipo se propuso determinar cómo se podría superar esta complejidad, al menos en principio. Su algoritmo simuló una dispersión de electrones por un sistema cuántico de dos niveles, "suplantado" por un qubit de computadora cuántica: la unidad básicade información cuántica, y su evolución relacionada en el tiempo. El electrón pasa de un estado localizado o "visto" a uno disperso. Luego, el algoritmo lanza el proceso en reversa y la partícula regresa a su estado inicial.En otras palabras, retrocede en el tiempo, aunque solo sea por una pequeña fracción de segundo.
Dado que la mecánica cuántica se rige por la probabilidad en lugar de la certeza, las probabilidades de lograr esta hazaña de viaje en el tiempo fueron bastante buenas: el algoritmo arrojó el mismo resultado el 85 por ciento del tiempo en una computadora cuántica de dos qubits.
"Hicimos lo que antes se consideraba imposible", dijo el científico senior de Argonne, Valerii Vinokur, quien dirigió la investigación.
El resultado profundiza nuestra comprensión de cómo la segunda ley de la termodinámica, que un sistema siempre se moverá del orden a la entropía y no al revés, actúa en el mundo cuántico. Los investigadores demostraron en trabajos anteriores que, al teletransportarseinformación, una violación local de la segunda ley fue posible en un sistema cuántico separado en partes remotas que podrían equilibrarse entre sí.
"Los resultados también dan un guiño a la idea de que la medición es irreversible, destacando el papel que juega el concepto de 'medición' en la base misma de la física cuántica", dijo el coautor del artículo Gordey Lesovik del Instituto de Física de Moscúy Tecnología.
Esta es la misma noción que el físico austríaco Erwin Schrödinger capturó con su famoso experimento mental, en el que un gato sellado en una caja podría permanecer muerto y vivo hasta que su estado sea monitoreado de alguna manera. Los investigadores suspendieron su partícula en esta superposición o formadel limbo cuántico, limitando sus medidas.
"Esta fue la parte esencial de nuestro algoritmo", dijo Vinokur. "Medimos el estado del sistema al principio y al final, pero no interferimos en el medio".
El hallazgo puede eventualmente permitir mejores métodos de corrección de errores en las computadoras cuánticas, donde las fallas acumuladas generan calor y generan otras nuevas. Una computadora cuántica capaz de retroceder y limpiar errores de manera efectiva mientras funciona podría funcionar de manera mucho más eficiente.
"En este momento, es muy difícil imaginar todas las implicaciones que esto puede tener", dijo Vinokur. "Soy optimista y creo que serán muchas".
El estudio también plantea la pregunta: ¿pueden los investigadores ahora encontrar una manera de hacer que las personas mayores sean jóvenes otra vez? "Quizás", bromea Vinokur, "con la financiación adecuada".
El trabajo fue realizado por un equipo internacional que incluye investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú Gordey Lesovik, Andrey Lebedev, Mikhail Suslov, ETH Zurich Andrey Lebedev y el Laboratorio Nacional Argonne, EE. UU. Valerii Vinokur, Ivan Sadovskyy.
Los fondos para esta investigación fueron provistos por la Oficina de Ciencia y Proyectos de Asociación Estratégica del DOE Fundación Nacional Suiza y la Fundación para el Avance de la "BASE" de Física Teórica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Original escrito por Christina Nunez. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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