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.
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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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