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Populares series de TV como “Doctor Who” han llevado a la idea de viajar en el tiempo a la lengua vernácula de la cultura popular. Pero el problema de viajar en el tiempo es aún más complicado de lo que uno podría pensar. Mark Wilde, de la Universidad Estatal de Luisiana, ha mostrado que, teóricamente, a los viajeros del tiempo les sería posible copiar datos cuánticos del pasado

Todo comenzó cuando David Deutsch, un pionero de la computación cuántica y físico de Oxford, se le ocurrió un modelo simplificado de viaje en el tiempo para hacer frente a las paradojas que se producirían si se pudiera viajar en el tiempo. Por ejemplo, ¿sería posible viajar en el tiempo para matar a su propio abuelo? En la paradoja del abuelo [que la física haría bien en rebautizar como la “paradoja de la abuela”, para evitar ciertas habladurías que tuercen aspectos de la teoría y llevan la solución a cuestiones de familia], un viajero del tiempo se enfrenta al problema de que si mata a su abuelo en el pasado, entonces él mismo nunca ha nacido, y por lo tanto no puede viajar en el tiempo para matar a su abuelo, y así sucesivamente. Algunos teóricos han utilizado esta paradoja para argumentar que en realidad es imposible cambiar el pasado.

“La pregunta es, ¿cómo habrías existido, en primer lugar, para ir atrás en el tiempo y matar a tu abuelo/a?”, dice Mark Wilde, profesor asistente e investigador de la Universidad Estatal de Luisiana con un nombramiento conjunto en el Departamento de Física y Astronomía y con el Centro de Computación y Tecnología, o AAC.

Originalmente, Deutsch le dio resolución a la paradoja del abuelo con un ligero cambio en la teoría cuántica, que propone que se podría cambiar el pasado siempre y cuando se lo haga de una manera auto-consistente. “Lo que significa que, si matas a tu abuelo, sólo lo haces con una mitad de probabilidad”, dice Wilde. “Entonces, hay una la mitad de probabilidad de que esté muerto, y usted tiene la mitad de probabilidades de no nacer, pero, equitativamente, puede ser lo contrario. Usted tiene la mitad de probabilidad de haber existido y volver en el tiempo y matar a su abuelo”.




Pero la paradoja del abuelo no es la única complicación con los viajes en el tiempo. Otro problema es el teorema de no clonación, o el teorema de no “máquina copiadora subatómica”, conocido desde 1982. Este teorema, que se relaciona con el hecho de que no se pueden copiar datos cuánticos a voluntad, es una consecuencia del famoso principio de incertidumbre de Heisenberg, por el cual se puede medir ya sea la posición de una partícula, o su cantidad de movimiento, pero no ambas con una precisión ilimitada. De acuerdo con el principio de incertidumbre, es imposible entonces tener una máquina copiadora subatómica que tomaría una partícula y escupiría dos con la misma posición y momento, porque entonces usted sabe demasiado acerca de ambas partículas a la vez.

“Siempre podemos mirar un papel, y luego copiar las palabras que hay en él. Eso es lo que llamamos una copia clásica de datos”, dice Wilde. “Pero no se puede copiar de forma arbitraria los datos cuánticos, a menos que tomen la especial forma de los datos clásicos. Este teorema de no-clonación es una parte fundamental de la mecánica cuántica, nos ayuda a razonar sobre cómo procesar datos cuánticos. Si usted no puede copiar los datos, entonces usted tiene que pensar en todo de una manera muy diferente.”

Pero ¿qué pasa si una curva cerrada temporal de tipo deutschiana permite copiar datos cuánticos a muchos puntos diferentes en el espacio? Según Wilde, Deutsch sugirió en su último artículo del siglo 20 que debería ser posible violar el teorema fundamental de no clonación de la mecánica cuántica. Ahora, Wilde y sus colaboradores en la Universidad del Sur de California y la Universidad Autónoma de Barcelona han dado un paso adelante al trabajo de Deutsch en 1991 con un artículo reciente en la revista Physical Review Letters (DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.190401 ). El nuevo enfoque permite que una partícula, o un viajero en el tiempo, haga múltiples bucles atrás en el tiempo… algo así como los viajes de Bruce Willis en la película “Looper” de Hollywood.

“Es decir, en ciertos lugares en el espacio-tiempo hay agujeros de gusano, de modo que, si saltas dentro, saldrás en algún momento en el pasado”, dice Wilde. “Por lo que sabemos, estos bucles de tiempo no se rigen por las leyes de la física. Pero hay consecuencias extrañas en el procesamiento de información cuántica si su comportamiento está dictado por el modelo de Deutsch”.

Un único sendero en bucle temporal, una especie de círculo en el tiempo, comportándose de acuerdo con el modelo de Deutsch, por ejemplo, tendría que permitir que una partícula que entra en el bucle siga siendo la misma cada vez que pasa por un punto determinado en el tiempo. En otras palabras, la partícula debería mantener la auto-coherencia cuando se la pone en un bucle que retrocede en el tiempo.

“En cierto sentido, esto ya permite copiar los datos de la partícula en muchos puntos diferentes en el espacio”, dijo Wilde, “porque va a enviar la partícula de regreso muchas veces. Es como si se tuviesen varias versiones de la partícula disponibles al mismo tiempo. A continuación, se puede intentar leer más copias de la partícula, pero la cosa es que, si usted trata de hacerlo cuando la partícula hace su bucle hacia atrás en el tiempo, entonces usted cambia el pasado.”

Para ser coherente con el modelo de Deutsch, que sostiene que sólo se puede cambiar el pasado siempre y cuando usted pueda hacerlo de una manera auto-consistente, Wilde y sus colegas tuvieron que llegar a una solución que permita un bucle en el tiempo y que se pueda copiar los datos de base cuántica de una partícula que viaja en el tiempo sin alterar el pasado.

“Ese fue el gran avance: averiguar qué podría suceder a principios de este bucle del tiempo que nos permita leer con eficacia muchas copias de los datos sin alterar el pasado”, dijo Wilde. “Simplemente funcionó.”

Sin embargo, aún existe cierta controversia acerca de la interpretación del nuevo enfoque, dice Wilde. En un caso, el nuevo enfoque puede en realidad marcar problemas en el modelo de la curva cerrada temporal original de Deutsch.

“Si la mecánica cuántica es modificada de tal manera que lo que nunca hemos observado debería suceder, puede haber evidencia de que debemos cuestionar el modelo de Deutsch”, dice Wilde. “Realmente creemos que la mecánica cuántica es cierta, en este punto. Y la mayoría de la gente cree en un principio llamado unitaridad en la mecánica cuántica. Pero con nuestro nuevo modelo, hemos demostrado que se puede violar esencialmente algo que es una consecuencia directa de la unitaridad. Para mí, esto es una indicación de que algo raro está pasando con el modelo de Deutsch. Sin embargo, puede haber alguna manera de modificar el modelo de tal modo que no violemos el teorema de no clonación”.

Otros investigadores sostienen que el enfoque de Wilde no permitiría, en realidad, la copia de datos cuánticos del desconocido estado de una partícula que entra en el bucle de tiempo debido a que la naturaleza ya “sabría” como es la partícula, ya que ha viajado en el tiempo muchas veces antes.

Pero si el teorema de no clonación realmente puede ser violado como sugiere el nuevo enfoque de Wilde, las consecuencias de poder copiar los datos cuánticos del pasado son significativas. Es probable que pronto los sistemas de comunicaciones seguras en Internet, por ejemplo, dependan de protocolos de seguridad cuánticos que podrían romperse o ser “hackeados” si los métodos de viaje en bucle en el tiempo de Wilde son correctos.

“Si un adversario, si una persona con malas intenciones, tiene acceso a estos bucles de tiempo, entonces podría romper la seguridad de la distribución de claves cuánticas”, dijo Wilde. “Esa es una manera de interpretarlo. Pero es una muy fuerte implicación práctica, debido a que el gran impulso que está teniendo la comunicación cuántica es su manera segura de comunicación. Creemos que esta es la forma más fuerte de cifrado que hay porque se basa en principios físicos”.

Hoy, cuando usted accede a su Gmail o Facebook, su contraseña y el cifrado de información no está basado en los principios físicos de la seguridad mecánica cuántica, sino más bien en el supuesto de que es muy difícil para los “hackers” computar factores que son producto matemático de números primos, por ejemplo. Pero los físicos y científicos de la computación están trabajando en asegurar las comunicaciones críticas y sensibles, utilizando principios de la mecánica cuántica. Se cree que un cifrado de este tipo es inquebrable… es decir, mientras que los piratas informáticos no tengan acceso a bucles de curvas cerradas temporales de Wilde.

“Esta capacidad de copiar la información cuántica libremente convertiría en efecto a la teoría cuántica en una teoría clásica en la que, por ejemplo, los datos clásicos que se cree están asegurados por la criptografía cuántica ya no estarían a salvo”, dijo Wilde. “Parece que debe hacerse una revisión del modelo de Deutsch que resolvería al mismo tiempo las diversas paradojas del viaje en el tiempo, pero sin conducir a consecuencias tan llamativas para el procesamiento de información cuántica. Sin embargo, nadie ha ofrecido un modelo que cumpla con estos dos requisitos. Este es el objeto de la investigación abierta”.

Fuente: LSU Research News. Aportado por Eduardo J. Carletti

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