Los viajes en el tiempo , ampliamente reconocidos como un elemento básico de las historias y películas de ciencia ficción, son al menos teóricamente posibles bajo ciertas condiciones. Estas incluyen situaciones como viajes a velocidades extremadamente altas a través del espacio, así como la proximidad del viajero a fuentes de gravedad particularmente fuertes .

Sin embargo, nuevas investigaciones sugieren que los científicos podrían estar acercándose a extender la manipulación del tiempo más allá de la teoría y hacia el uso práctico, gracias a las nuevas innovaciones en física cuántica.

La teoría de la relatividad de Einstein ayudó a mostrar la íntima conexión entre el tiempo y el espacio, al revelar que a medida que aumenta la velocidad de un viajero al atravesar el espacio, su experiencia del tiempo se hace más lenta. Esta realidad se ha verificado experimentalmente en experimentos que implican variaciones observadas en relojes separados que revelan lo que los físicos llaman dilatación del tiempo.

Técnicamente, cuando caminamos por la calle cualquier día de la semana, nuestros pies se mueven a través del tiempo a un ritmo ligeramente diferente al de nuestra cabeza, dada la mayor proximidad de la parte inferior de nuestro cuerpo al campo gravitatorio de la Tierra. Sin embargo, estas variaciones son tan sutiles que son imperceptibles, y peculiaridades del espacio y el tiempo como estas tienen poca importancia práctica.

Sin embargo, una investigación reciente de un equipo de la Universidad de Washington en St. Louis, junto con colaboradores del NIST y la Universidad de Cambridge, está revelando cómo un nuevo tipo de sensor cuántico diseñado para aprovechar el entrelazamiento cuántico podría conducir a una forma de detectores que viajen en el tiempo en la vida real. El descubrimiento revolucionario, detallado en un nuevo estudio publicado el 27 de junio de 2024, presenta una posibilidad audaz: los científicos pronto podrían ser capaces de recopilar datos del pasado.

EL EXTRAÑO REINO DE LA METROLOGÍA CUÁNTICA

En su artículo, el equipo describe experimentos que involucraron un procesador cuántico superconductor de dos cúbits. Sus mediciones demostraron una ventaja cuántica que superó a todas las estrategias que no involucraran los fenómenos del entrelazamiento cuántico. Los resultados de su estudio podrían permitir potencialmente la recopilación de datos del pasado aprovechando las propiedades únicas de lo que Einstein llamó “acción fantasmal a distancia”.

Aunque es imposible en nuestro mundo cotidiano, el ámbito de la física cuántica ofrece posibilidades que desafían las reglas convencionales. Un aspecto central de este avance es una propiedad de los sensores cuánticos entrelazados llamada “visión retrospectiva”.

Kater Murch, profesora de Física Charles M. Hohenberg y directora del Centro de Saltos Cuánticos de la Universidad de Washington, compara las investigaciones del equipo sobre estos conceptos con enviar un telescopio al pasado y permitirle capturar imágenes de una estrella fugaz.

DE LOS QUBITS A LOS SINGLETES

En su investigación, el equipo ideó un proceso en el que dos partículas cuánticas se entrelazan en un estado singlete cuántico, compuesto por un par de cúbits cuyos espines opuestos siempre están orientados en direcciones opuestas, sin importar su marco de referencia. Uno de los cúbits, al que los investigadores designan como la “sonda”, se introduce entonces en un campo magnético, que induce la rotación.

Mientras tanto, se mide el cúbit que no ha sido expuesto a un campo magnético. Esto revela un aspecto clave de la innovación del equipo, dado que las propiedades de entrelazamiento compartidas entre los dos cúbits permiten que el estado cuántico del cúbit auxiliar influya en el cúbit de prueba bajo la influencia del campo magnético. El notable resultado es que el cúbit de prueba se ve influenciado retroactivamente, lo que facilita efectivamente la capacidad de enviar información “hacia atrás en el tiempo”.

Esto significa que los científicos son técnicamente capaces de emplear este fenómeno de la retrospección para determinar la dirección óptima del giro del cúbit sonda después del hecho, casi como si estuvieran observando desde el futuro pero controlando el comportamiento del cúbit en el pasado. Esto les permite aumentar la precisión de las mediciones.

¿SENSORES CUÁNTICOS QUE VIAJAN EN EL TIEMPO EN LA VIDA REAL?

En la mayoría de las circunstancias, medir la rotación del espín de un cúbit como medio para medir el tamaño de un campo magnético tendría una probabilidad de falla de una en tres, ya que la alineación del campo con la dirección del espín anula efectivamente los resultados. En cambio, la propiedad de la retrospección le permitió al equipo la capacidad única de establecer la mejor dirección para el espín de manera retroactiva.

En estas condiciones, las partículas entrelazadas funcionan efectivamente como una entidad única que existe simultáneamente en posiciones hacia adelante y hacia atrás en el tiempo, lo que permite potenciales innovadores en la creación de sensores cuánticos avanzados que podrían producir mediciones manipuladas temporalmente.

Las implicaciones de dicha tecnología son significativas y podrían ayudar a dar origen a nuevas tecnologías de sensores, desde la detección de fenómenos astronómicos raros hasta la mejora considerable del modo en que los investigadores estudian y manipulan el comportamiento de los campos magnéticos.

En última instancia, la nueva tecnología de “viaje en el tiempo” del equipo probablemente marca un paso significativo hacia la conversión de este concepto de ciencia ficción tan reconocido en realidad, permitiendo nuevas posibilidades innovadoras y conocimientos sobre la naturaleza que se extienden más allá de nuestro actual dominio del tiempo.

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