La idea de los viajes en el tiempo ha deslumbrado a los entusiastas de la ciencia ficción durante años. La ciencia nos dice que viajar al futuro es técnicamente factible, al menos si estás dispuesto a acercarte a la velocidad de la luz, pero regresar en el tiempo es imposible.

Pero, ¿y si los científicos pudieran aprovechar las ventajas de la física cuántica para descubrir datos sobre sistemas complejos que ocurrieron en el pasado? Nuevas investigaciones indican que esta premisa puede no ser tan descabellada.

En un nuevo artículo publicado en Physical Review Letters, Kater Murch, el Profesor Charles M. Hohenberg de Física y Director del Centro para los Saltos Cuánticos en la Universidad de Washington en St. Louis, y sus colegas Nicole Yunger Halpern en NIST y David Arvidsson-Shukur en la Universidad de Cambridge, demuestran un nuevo tipo de sensor cuántico que aprovecha el entrelazamiento cuántico para crear detectores que viajan en el tiempo.

Murch describe este concepto como análogo a poder enviar un telescopio al pasado para capturar una estrella fugaz que viste por el rabillo del ojo. En el mundo cotidiano, esta idea es imposible. Pero en la misteriosa y enigmática tierra de la física cuántica, puede haber una forma de eludir las reglas. Esto se debe a una propiedad de los sensores cuánticos entrelazados que Murch denomina “retrospección”.

El proceso comienza con el entrelazamiento de dos partículas cuánticas en un estado de singlete cuántico—en otras palabras, dos qubits con espín opuesto—de modo que, sin importar la dirección que consideres, los espines apuntan en direcciones opuestas. A partir de ahí, uno de los qubits—el “sonda”, como lo llama Murch—se somete a un campo magnético que hace que gire.

El siguiente paso es donde ocurre la proverbial magia. Cuando se mide el qubit auxiliar (el que no se usa como sonda en el experimento), las propiedades del entrelazamiento envían efectivamente su estado cuántico (es decir, el espín) “de vuelta en el tiempo” al otro qubit del par. Esto nos lleva de nuevo al segundo paso del proceso, donde el campo magnético rotó el “qubit sonda”, y es donde entra en juego la verdadera ventaja de la retrospección.

En circunstancias normales para este tipo de experimento, donde se usa la rotación de un espín para medir el tamaño de un campo magnético, hay una posibilidad de uno en tres de que la medición falle. Esto se debe a que cuando el campo magnético interactúa con el qubit a lo largo de los ejes x, y o z, si es paralelo o antiparalelo a la dirección del espín, los resultados serán nulos: no habrá rotación para medir.

En condiciones normales, cuando el campo magnético es desconocido, los científicos tendrían que adivinar en qué dirección preparar el espín, lo que lleva a la posibilidad de un tercio de fracaso. La belleza de la retrospección es que permite a los experimentadores establecer la mejor dirección para el espín—en retrospectiva—a través de los viajes en el tiempo.

Einstein una vez se refirió al entrelazamiento cuántico como “acción fantasmal a distancia”. Quizás la parte más espeluznante del entrelazamiento es que podemos considerar los pares de partículas entrelazadas como si fueran la misma partícula, yendo tanto hacia adelante como hacia atrás en el tiempo.

Eso da a los científicos cuánticos formas creativas de construir mejores sensores—en particular, aquellos que puedes enviar efectivamente hacia atrás en el tiempo. Hay una serie de posibles aplicaciones para este tipo de sensores, desde la detección de fenómenos astronómicos hasta la ventaja antes mencionada en el estudio de campos magnéticos, y seguramente surgirán más a medida que se desarrolle el concepto.

FUENTES

Washington University in St.Louis

Xingrui Song, Flavio Salvati, et al., Agnostic Phase Estimation. Phys. Rev. Lett. 132, 260801. doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.260801

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