Referencia: PhysicsWorld.com ,
Autor: Philip Ball, 3 de agosto 2012
Autor: Philip Ball, 3 de agosto 2012
Lo que hagas hoy podría afectar a
lo que pasó ayer, esta es la increíble conclusión de un experimento
mental de física cuántica, descrita en un artículo publicado por Yakir Aharonov, y sus colegas, de la Universidad de Tel Aviv, en Israel.
Suena imposible, de hecho puede estar
violando uno de los principios más preciados 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 futuras elecciones hasta que esas decisiones hayan
sido efectivamente realizadas.
Ocupando el corazón de esta idea está el fenómeno cuántico de “no localidad“, en el que dos o más partículas existen en estados interrelacionados o “entrelazados”, algo que queda indeterminado hasta que se efectúa la medición de uno de ellos. Una vez que la medición se lleva a cabo, el estado de la otra partícula instantáneamente también queda fijado, sin importar lo lejos que pueda estar. Albert Einstein, lo denominó “acción a distancia” en 1935, cuando argumentaba que la teoría cuántica debe estar incompleta. Los experimentos modernos han confirmado que esta ‘acción instantánea’, es de hecho, una realidad, y ahora resulta clave para llevar las tecnologías cuánticas a la práctica, como la computación cuántica y la criptografía.
Aharonov y sus colaboradores, describen el experimento para un gran
grupo de las partículas entrelazadas. Y afirman que, bajo ciertas
condiciones, la elección del experimentador que mide los estados de las
partículas, se puede demostrar que afectan a los estados que tenían las
partículas en un tiempo anterior, cuando se hizo una holgada medición.
En efecto, la anterior medición “débil” se anticipa a la elección hecha
en la posterior medición “fuerte”.Ocupando el corazón de esta idea está el fenómeno cuántico de “no localidad“, en el que dos o más partículas existen en estados interrelacionados o “entrelazados”, algo que queda indeterminado hasta que se efectúa la medición de uno de ellos. Una vez que la medición se lleva a cabo, el estado de la otra partícula instantáneamente también queda fijado, sin importar lo lejos que pueda estar. Albert Einstein, lo denominó “acción a distancia” en 1935, cuando argumentaba que la teoría cuántica debe estar incompleta. Los experimentos modernos han confirmado que esta ‘acción instantánea’, es de hecho, una realidad, y ahora resulta clave para llevar las tecnologías cuánticas a la práctica, como la computación cuántica y la criptografía.
4D en lugar de 3D
Este trabajo se basa en una forma de pensar acerca del entrelazamiento, llamada “two-state vector formalism“ [formalismo vectorial de dos estados] (TSVF), propuesto por Aharonov hace tres décadas. La TSVF considera las correlaciones entre las partículas en un espacio-tiempo 4D, en lugar de un espacio 3D. “En tres dimensiones, parece que existe alguna influencia milagrosa entre las dos partículas distantes”, dice el colega de Aharonov, Avshalom Elitzur, del Instituto de Ciencia Weizmann en Rehovot, Israel. “Tomado el espacio-tiempo como un todo, resulta una interacción continua que se extiende entre los eventos pasados y futuros.”
Aharonov y su equipo, han descubierto ahora una implicación notable de la TSVF que incide sobre la cuestión de en qué estado está una partícula entre dos mediciones, una versión cuántica del famoso acertijo de Einstein sobre cómo podemos estar seguros de que la Luna está ahí sin mirarla. ¿Cómo podemos averiguar algo acerca de las partículas sin medirlas? La TSVF muestra que es posible llegar a esa información intermedia, haciendo mediciones suficientemente “débiles” de un montón de partículas entrelazadas, preparadas de la misma manera, y calculando un promedio estadístico.
Medidas débiles
La teoría de la medición débil (la primera propuesta y desarrollada por Aharonov y su grupo en 1988), establece que es posible “suave” o “débilmente” medir un sistema cuántico, y obtener alguna información acerca de una propiedad (digamos, la posición), sin una alteración apreciable de una propiedad complementaria (moméntum), y por tanto, de la evolución futura del sistema. Aunque la cantidad de información obtenida por cada medida es muy pequeña, el promedio de múltiples mediciones nos da una estimación precisa de la medida de una propiedad sin distorsionar su valor final.
Cada medición débil puede decirnos algo acerca de las probabilidades de los diferentes estados (el valor de espín arriba o abajo, por ejemplo), aunque con un montón de errores, sin colapsar realmente a las partículas en estados definidos, como sucedería con una medida fuerte. “La medida débil cambia el estado medido e informa sobre el estado localizado resultante”, aclara Elitzur. “Pero hace esta labor de manera muy holgada, y el cambio que ocasiona en el sistema es más débil que la información que ofrece.”
Como resultado, explica Elitzur, “cada una medida débil, en sí misma, no nos dice casi nada. Las mediciones proveen resultados fiables sólo después de calcularlas todas. Entonces, los errores se cancelan y se puede extraer alguna información sobre el conjunto como un todo.”
En el experimento mental de los investigadores, los resultados de estas mediciones débiles coinciden con los de las medidas más fuertes, en el cual el experimentador elige libremente la orientación del espín a medir, a pesar de que los estados de las partículas están todavía por determinar tras las mediciones débiles. Lo que esto significa, explica Elitzur, es que dentro de la TSVF “una partícula entre dos mediciones posee los dos estados indicados por ambos, el pasado y el futuro”.
La naturaleza es inquieta
El problema es que, solamente añadiendo la información consiguiente desde las medidas fuertes se pueden revelar lo que las mediciones débiles estaban “en realidad” diciendo. La información ya estaba allí, pero encriptada y sólo se expone en retrospectiva. Así que, la causalidad se conserva, aunque no exactamente como normalmente la conocemos. ¿Por qué existe esta censura no está claro, salvo desde una perspectiva casi metafísica. “La naturaleza es conocida por ser muy exigente para que nunca parezca inconsistente”, comentó Elitzur. “Así que no aprecia demasiado la causalidad abierta hacia atrás, la gente a matar a sus abuelos y así sucesivamente.”
Elitzur dice que algunos especialistas en óptica cuántica han expresado su interés en realizar este experimento en el laboratorio, y él piensa que no debería ser más difícil que estudios anteriores de entrelazamiento.
Charles Bennett de IBM’s T. J. Watson Research Center en Yorktown Heights, Nueva York, es un especialista en la teoría de información cuántica, y no está muy convencido. Él ve la TSVF solamente como una manera de visualizar resultados, y cree que los resultados pueden ser interpretados sin ninguna “causalidad retroactiva” aparente, por lo que los autores están erigiendo un hombre de paja (una falacia). “Para hacer que su hombre de paja se vea más fuerte, utilizan un lenguaje que oscurece la diferencia crucial entre la comunicación y la correlación”, señala. Y añade que es como un experimento de criptografía cuántica, en la que el emisor envía al receptor la clave de descifrado antes de enviar (o incluso decidir sobre) el mensaje, y luego afirma que la clave es de alguna manera una “anticipación” del mensaje.
Sin embargo, Aharonov y sus colegas, sospechan que sus hallazgos podrían tener incluso consecuencias para el libre albedrío. “Nuestro grupo sigue estando algo divididos sobre estas cuestiones filosóficas”, dice Elitzur. En opinión de Aharonov, la discusión “es algo talmúdica: todo lo que vamos a hacer ya lo conoce Dios, pero tú todavía tienes la elección.”
- Fuente: El estudio está disponible en el servidor de arXiv .
- Imagen: ¿Elecciones futuras y consecuencias en el pasado?, PhysicsWorld.com
- Imagen: ¿Elecciones futuras y consecuencias en el pasado?, PhysicsWorld.com
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