¿El futuro puede afectar al pasado?

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Artículo publicado por Philip Ball el 3 de agosto de 2012 en physicsworld.com

Lo que haces hoy podría afectar a lo que sucedió ayer – esta es la extravagante conclusión de un experimento mental de física cuántica que se describe en el borrador de un artículo de Yakir Aharonov de la Universidad de Tel-Aviv en Israel y sus colegas.

Parece imposible, de hecho parece violar uno de los principios más valiosos de la ciencia – la causalidad – pero los investigadores dicen que las reglas del mundo cuántico conspiran para preservar la causalidad “ocultando” la influencia de las elecciones futuras hasta que realmente se realizan dichas elecciones.

El Tiempo © by Lanpernas 2.0


En el corazón de la idea está el fenómeno cuántico de la “no localidad”, en el cual hay dos o más partículas en estados interrelacionados o “entrelazados” que permanecen indeterminados hasta que se realiza una medida en una de ellas. Una vez tienen lugar las medidas, el estado de la otra partícula queda también fijado instantáneamente, sin importar lo lejos que esté. Albert Einstein señaló por primera vez esta “acción a distancia” instantánea en 1935, cuando defendió que esto significaba que la teoría cuántica debía ser incompleta. Los experimentos modernos han confirmado que esta acción instantánea es, de hecho, real, y ahora resulta clave para tecnologías prácticas de la cuántica tales como la criptografía y la computación cuántica.

Aharonov y sus colaboradores describen un experimento para un gran grupo de partículas entrelazadas. Defienden que, bajo ciertas condiciones, la elección del experimentador de una medida de los estados de las partículas pueden afectar a los estados de las partículas que estaban en un momento anterior, cuando se realizó una medida muy débil. En efecto, la medida “débil” anterior anticipa la elección realizada en la posterior medida “fuerte”.

4D en lugar de 3D

El trabajo se basa en una forma de pensar sobre el entrelazamiento conocida como “formalismo de vector de dos estados” (TSVF), propuesta por Aharonov hace tres décadas. El TSVF considera las correlaciones entre partículas en un espacio-tiempo 4D en lugar de en un espacio 3D. “En tres dimensiones parece algún tipo de influencia milagrosa entre dos partículas lejanas”, dice el colega de Aharonov, Avshalom Elitzur del Instituto Weizmann de Ciencia en Rehovot, Israel. “En un espacio-tiempo completo, es una interacción continua que se extiende entre eventos pasados y futuros”.

Aharonov y su equipo han descubierto ahora una notable implicación del TSVF que está relacionada con la cuestión de cuál es el estado de una partícula entre dos medidas – una versión cuántica del famoso problema de Einstein sobre cómo podemos estar seguros de si la Luna sigue ahí cuando no la estamos mirando. ¿Cómo saber cosas sobre las partículas sin hacer mediciones sobre ellas?. El TSVF demuestra que es posible lograr una información intermedia – haciendo una medida suficientemente “débil” sobre un grupo de partículas entrelazadas preparadas de la misma forma y calculando la media estadística.

Medidas sutiles

La teoría de la medida débil – propuesta y desarrollada inicialmente por Aharonov y su grupo en 1988 – define que es posible medir “sutilmente” o “débilmente” un sistema cuántico para lograr algo de información sobre una propiedad (por ejemplo, posición) sin perturbar apreciablemente la propiedad complementaria (momento) y, por tanto, la evolución futura del sistema. Aunque la cantidad de información obtenida para cada medida es minúscula, un promedio de múltiples medidas nos da una estimación precisa de las medidas de la propiedad sin perturbar su valor final.

Cada medida débil puede decirte algo sobre la probabilidad de distintos estados (valor de espín arriba o abajo, por ejemplo) – aunque con un gran margen de error – sin colapsar realmente las partículas en estados definidos, como sucedería con una medida fuerte. “Una medida débil cambia el estado medido y te da información sobre el estado localizado resultante”, dice Elitzur. “Pero realiza ambas tareas muy débilmente, y el cambio que genera en el sistema es más débil que la información que te proporciona”.

Como resultado, explica Elitzur, “cada medida débil aislada, por sí misma no te dice casi nada. Las medidas proporcionan un resultado fiable solo después de reunirlas todas. Entonces los errores se cancelan y pueden extraer algo de información sobre el conjunto como un todo”.

En el experimento mental de los investigadores, los resultados de estas medidas débiles están de acuerdo con aquellas de las posteriores medidas fuertes, en las que el experimentador elige libremente qué medida de orientación del espín medir – incluso aunque los estados de las partículas aún estén indeterminados tras las medidas débiles. Lo que esto significa, explica, es que dentro del TSVF “una partícula entre dos medidas posee los dos estados indicados por ambas, la pasada y la futura”.

La naturaleza es exigente

El inconveniente es que, solo añadiendo información adicional procedente de las medidas fuertes, se puede revelar lo que dice la medida débil “realmente”. La información ya estaba allí – pero codificada y solo mostrada en retrospectiva. Por lo que se conserva la causalidad, incluso aunque sea de una forma algo distinta a como la conocemos habitualmente. El porqué de esta censura no está claro, salvo desde una perspectiva metafísica. “Se sabe que la naturaleza es exigente con todo aquello que no parece consistente”, dice Elitzur. “Por lo que no va a manifestar un aprecio por la causalidad hacia el pasado – personas matando a sus abuelos y todo eso”.

Elitzur dice que algunos especialistas en óptica cuántica han expresado interés en llevar a cabo el experimento en laboratorio, lo que cree que no debería ser más difícil que en anteriores estudios sobre entrelazamiento.

Charles Bennett del Centro de Investigación T J Watson de IBM en Yorktown Heights, Nueva York,especialista en teoría de la información cuántica, no está convencido. Ve el TSVF simplemente como una forma de observar los resultados, y cree que los hallazgos pueden interpretarse sin ninguna “causalidad hacia el pasado”, por lo que los autores están creando un hombre de paja. “Para hacer que su hombre de paja parezca más fuerte, usan un lenguaje que oscurece la diferencia clave entre comunicación y correlación”, dice. Añade que es como un experimento de criptografía cuántica en el cual el emisor envía al receptor la clave de descifrado antes de enviar (o incluso decidir si envía) el mensaje, y luego afirma que es una especie de “anticipo” del mensaje.

Sin embargo, Aharonov y sus colegas sospechan que sus hallazgos podrían incluso tener implicaciones para el libre albedrío. “Nuestro grupo sigue dividido en cierto modo sobre estas cuestiones filosóficas”, dice Elitzur. La opinión de Aharonov, dice, “es algo talmúdica: todo lo que vas a hacer ya es conocido por Dios, pero aún tienes la capacidad de elección”.

El borrador del trabajo está disponible en el servidor de arXiv.


Autor: Philip Ball
Fecha Original: 3 de agosto de 2012
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