Un grupo de físicos hacen retroceder el tiempo usando una computadora cuántica

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En un experimento de laboratorio, científicos han conseguido retroceder el estado de una computadora cuántica una fracción de segundo hacia atrás en el tiempo. En el estudio, publicada en Scientific Reports, también calcularon la probabilidad de que un electrón en el espacio interestelar vacío regrese espontáneamente a su pasado reciente.

“Este es uno de una serie de artículos sobre la posibilidad de violar la segunda ley de la termodinámica. Esa ley está estrechamente relacionada con la noción de la flecha del tiempo que postula la dirección del tiempo en sentido único desde el pasado al futuro”. dijo el autor principal del estudio, Gordey Lesovik, que dirige el Laboratorio de Física de la Tecnología de la Información Cuántica en MIPT (Moscow Institute of Physics and Technology).

“Comenzamos describiendo una llamada máquina de movimiento perpetuo local. Luego, en diciembre, publicamos un documento que analiza la violación de la segunda ley a través de un dispositivo llamado demonio de Maxwell”, dijo Lesovik. “El artículo más reciente aborda el mismo problema desde un tercer ángulo: hemos creado artificialmente un estado que evoluciona en una dirección opuesta a la de la flecha termodinámica del tiempo”.

La mayoría de las leyes de la física no hacen distinción entre el futuro y el pasado. Los físicos cuánticos de MIPT decidieron verificar si el tiempo podía revertirse espontáneamente al menos para una partícula individual y una pequeña fracción de segundo. Examinaron un electrón solitario en el espacio interestelar vacío.

“Supongamos que el electrón está localizado cuando comencemos a observarlo. Esto significa que estamos bastante seguros de su posición en el espacio. Las leyes de la mecánica cuántica nos impiden conocerlo con absoluta precisión, pero podemos delinear una pequeña región donde el electrón está localizado “, dice el coautor del estudio Andrey Lebedev de MIPT y ETH Zurich.

El físico explica que la evolución del estado electrónico se rige por la ecuación de Schrödinger. Aunque no hace distinción entre el futuro y el pasado, la región del espacio que contiene el electrón se expandirá muy rápidamente. Es decir, el sistema tiende a volverse más caótico. La incertidumbre de la posición del electrón está creciendo. Esto es análogo al creciente desorden en un sistema a gran escala, como una mesa de billar, debido a la segunda ley de la termodinámica.

“Sin embargo, la ecuación de Schrödinger es reversible”, agrega Valerii Vinokur, coautora del artículo, del Laboratorio Nacional de Argonne, EE.UU. “Matemáticamente, significa que, bajo una cierta transformación denominada conjugación compleja, la ecuación describirá una “localización de electrones en una pequeña región del espacio durante el mismo período de tiempo”. Aunque este fenómeno no se observa en la naturaleza, en teoría podría ocurrir debido a una fluctuación aleatoria en el fondo cósmico de microondas que impregna el universo.

El equipo se dispuso a calcular la probabilidad de observar un electrón “manchado” en una fracción de segundo, localizándose espontáneamente en su pasado reciente. Resultó que incluso a lo largo de toda la vida del universo (13.700 millones de años), observando 10.000 millones de electrones localizados cada segundo, la evolución inversa del estado de la partícula solo sucedería una vez. E incluso en ese caso, el electrón no viajaría más que una simple diezmilmillonésima de segundo hacia el pasado.

Los investigadores intentaron revertir el tiempo en un experimento de cuatro etapas. En lugar de un electrón, observaron el estado de una computadora cuántica formada por dos y más tarde tres elementos básicos llamados qubits superconductores.

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