Anuncios
Tecnología

Científicos lograron retroceder el tiempo por una fracción de segundo

By: New York Times

En El curioso caso de Benjamin Button, un cuento de F. Scott Fitzgerald que después se convirtió en una película protagonizada por Brad Pitt, un hombre se desarrolla al revés: nace como un viejo y va rejuveneciendo a lo largo de los años, hasta que muere como un bebé de brazos.

Esto no es algo que veamos en la vida real. La pregunta es por qué no.

En lo que equivale a un triunfo tecnológico para los aspirantes a convertirse en los Benjamin Button del mundo virtual, un equipo de físicos cuánticos informó a principios de este año que había logrado crear un algoritmo de cómputo que actúa como la “fuente de la juventud”.

Con la ayuda de una computadora cuántica IBM, lograron revertir una millonésima de segundo de envejecimiento de una sola partícula elemental simulada. No obstante, se trató de una victoria pírrica en el mejor de los casos, ya que requirió de manipulaciones tan poco probables de ocurrir de manera natural que solo reforzó la noción de que estamos irremediablemente atrapados en el flujo del tiempo.

La mayoría de nosotros creemos que los átomos de un huevo revuelto no se pueden restaurar en el interior de un cascarón prístino. Parece que, en condiciones generales, probablemente ni siquiera una sola partícula puede retroceder sin ayuda ni una alteración meticulosa.

“Demostramos que hacer retroceder en el tiempo incluso a UNA sola partícula cuántica es una tarea insalvable para la naturaleza por sí misma”, comentó en un correo electrónico Valerii M. Vinokur, del Laboratorio Nacional de Argonne, uno de los cinco aspirantes a “señores del tiempo”, encabezados por Gordey B. Lesovik del Instituto de Física y Tecnología de Moscú.

“Un sistema que incluye dos partículas es todavía más irreversible, ni qué decir de los huevos (compuestos de miles de millones de partículas) que rompemos para preparar un omelet”.

A jugar al billar cuántico

En el papel, las leyes fundamentales de la física son reversibles; funcionan matemáticamente ya sea que el tiempo avance o retroceda, pero, si el tiempo es solo otra dimensión del espacio-tiempo, como afirmó Einstein, es una dimensión extraña que va en un solo sentido. En el mundo real podemos salir del tren subterráneo y dar vuelta a la derecha o a la izquierda, pero no tenemos la opción de avanzar o retroceder en el tiempo. Siempre nos dirigimos hacia el futuro.

A la izquierda, el refrigerador de dilución Q de IBM, el cual alberga una computadora cuántica. A la derecha, las científicas Hanhee Paik y Sarah Sheldon, respectivamente, examinan el hardware dentro de un refrigerador de dilución abierta en el Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM en Yorktown Heights, Nueva York.CreditGraham Carlow/IBM Research, izquierda; Connie Zhou vía IBM Research

El principio de incertidumbre, que está en el centro de la mecánica cuántica, dice que, en un momento determinado se puede especificar ya sea la ubicación o la velocidad de una partícula subatómica, pero no ambas. En consecuencia, una partícula como un electrón, o un sistema de partículas, está representado por una entidad matemática llamada función de onda, cuya magnitud es una medida de la probabilidad de encontrar una partícula en un sitio o condición específicos.

La función de onda se extiende a lo largo del espacio y el tiempo. La ley que describe su evolución, conocida como la ecuación de Schrödinger, en honor al físico austriaco Erwin Schrödinger, es igualmente válida ya sea avanzando o retrocediendo, pero lograr que una función de onda vaya en reversa no es un asunto menor.

Sí, no… tal vez

Aquí aparece la computadora cuántica.

A diferencia de las computadoras habituales, que procesan una serie de ceros y unos, o bits, las computadoras cuánticas están hechas de algo que se conoce como cúbits o bits cuánticos, cada uno de los cuales puede ser cero y uno al mismo tiempo. Una computadora cuántica puede llevar a cabo miles o millones de cálculos simultáneamente, siempre y cuando nadie vea cuál es la respuesta sino hasta el final.

Lesovik y sus colegas se propusieron tratar de hacer que una función de onda retrocediera, con ayuda de una computadora cuántica IBM que está disponible en línea para el público.

Un circuito cuadrado superconductor de 4 cúbits (o bits cuánticos) en una computadora cuántica de IBM.CreditInvestigación IBM

“Está por verse”, escribió el equipo en el artículo que publicó en línea en febrero, “si la irreversibilidad del tiempo es una ley fundamental de la naturaleza o si, por el contrario, podría eludirse”.

La computadora IBM que usaron representa un paso minúsculo en la dirección de lo que los teóricos llaman “supremacía cuántica”. Solo tenía 5 cúbits (también hay dispositivos IBM con 16 y 20 cúbits), en comparación con la computadora “Bristlecone” de 72 cúbits de Google, que es mucho más avanzada. Para mantener las cosas más sencillas, el grupo solo usó uno o, a veces, tres de los cúbits.

El experimento para revertir el tiempo fue un proceso de cuatro pasos. Primero, los cúbits se prepararon en un estado simple inicial que imitaba un “átomo artificial”, explicó Vinokur. Además, se entrelazaron los cúbits mediante lo que Einstein llamó “una acción fantasmal a distancia”: cualquier cosa que le ocurriera a un cúbit afectaba las mediciones del otro (o de los otros dos, dependiendo de cuántos cúbits se desplegaran).

Luego, el equipo tocó los cúbits con una serie de pulsos de radio de microondas, que les dieron un empujoncito para que pasaran de un estado sencillo a uno de mayor complejidad. Tras una millonésima de segundo, los científicos detuvieron esta fase —“el programa de evolución”— y sometieron a los cúbits a otro pulso de microondas, para revertir su fase y alistarlos para devolverlos a su ser juvenil.

“En lenguaje gráfico, convertimos los anillos en expansión del estanque en los anillos que están listos para regresar a su origen”, explicó Vinokur. Esto tomó otra millonésima de segundo.

Por último, el equipo volvió a encender el programa “evolución”. Y los cúbits regresaron a su alineación original, de vuelta a su propio pasado. En efecto, se hicieron una millonésima de segundo más jóvenes.

El algoritmo casi siempre funcionó. Logró regresar a los cúbits a sus estados juveniles el 85 por ciento de las veces cuando el cálculo incluía 2 cúbits, pero solo la mitad de las veces cuando se usaron 3 cúbits. Los autores atribuyeron la confiabilidad reducida a las imperfecciones de la computadora cuántica y a la tendencia de los cúbits a salirse de sincronía cuando sus números aumentan.

En última instancia, se necesitarán máquinas con cientos de cúbits para lograr las ambiciones de los matemáticos cuánticos. Cuando dichas computadoras estén disponibles, el algoritmo de reversión del tiempo del equipo podría usarse para ponerlas a prueba, como declaró Andrey V. Lebedev, físico de ETH Zurich en Suiza y autor del artículo, en un comunicado de prensa del Instituto de Física y Tecnología de Moscú.

Anuncios

Deja un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.

A %d blogueros les gusta esto: