Según nuestra experiencia diaria, el tiempo solo fluye en una dirección, la que va del presente al futuro, y desde hace mucho los físicos han intentado entender por qué razón. Por norma general, la irreversibilidad del tiempo en el planeta que nos circunda se atribuye a las leyes esenciales de la Física. Mas resulta que esas leyes son simétricas en el tiempo, o sea, que marchan igual cara delante que cara atrás.

La mecánica cuántica, de hecho, nos ha enseñado que al menos teóricamente, invertir la «flecha» del tiempo es algo posible, si bien trasladar esa posibilidad a la realidad rutinaria precisa de escenarios formidablemente complicados y también inverosímiles. Situaciones que es poquísimo probable que ocurran de forma espontánea en la Naturaleza.

Pese a ello, los físicos han logrado probar que, si bien revertir el tiempo es algo exponencialmente poco probable en un ambiente natural, sí que es posible diseñar algoritmos capaces de invertir la flecha del tiempo a un estado precedente conocido o bien dado, dentro de una computadora cuántica. Esta versión de la flecha del tiempo invertida, no obstante, solo se puede aplicar a estados cuánticos conocidos, y sería por tanto el equivalente a rebobinar un vídeo para llevarlo a un instante precedente de la película que vemos.

Ahora, un equipo de físicos de USA y Rusia ha logrado ir un paso más allí. En un artículo recién aparecido en «Nature Communications Physics», A.V. Lebedev, V.M. Vinokur y sus colegas norteamericanos han logrado desarrollar un procedimiento para revertir la evolución temporal de un estado cuántico ignoto y arbitrario. El trabajo va a abrir nuevos caminos a fin de que los algoritmos de los físicos puedan «mandar» la evolución temporal de un sistema arbitrario cara atrás en el tiempo. De momento, el trabajo es teorético y se restringe a describir el proceso matemático de inversión del tiempo. Los estudiosos no realizaron ningún experimento práctico pues las computadoras cuánticas actuales no son todavía suficientemente avanzadas.

Lo que comprendemos por «tiempo»
Cuando charlamos de «flecha del tiempo», lo que hacemos realmente es expresar la dirección que prosigue el devenir de los sucesos con relación a el segundo principio, o bien ley, de la Termodinámica, conforme el que «la cantidad de entropía (o bien desorden) del Cosmos tiende a aumentarse en el tiempo». Se trata de un principio irreversible, o sea, que hagamos lo que hagamos, no podemos eludir que el Cosmos esté poco a poco más desorganizado.

El segundo principio de la Termodinámica establece que el intercambio de calor es lo que hace que cualquier sistema, desde un ser vivo a una galaxia, evolucionen. Y cualquier sistema en evolución disipa energía, en forma de calor, al medioambiente, lo que hace irremisiblemente que la entropía general aumente. Para entender este término, pensemos en una bañera dividida en 2 partes por una compuerta.

En una mitad hay agua fría y en la otra agua caliente. Si abrimos la compuerta, el agua se mezclará, hasta el momento en que toda esté precisamente a exactamente la misma temperatura, esto es, en equilibrio térmico. Cuando esto sucede, cesa el intercambio de calor y, por tanto, asimismo toda actividad. El cosmos, por su lado, es frío, mas está salpicado de galaxias calientes, formadas por estrellas, planetas… y por nosotros mismos. Mas igual que en el caso de la bañera, va a llegar un instante en que todo el Cosmos alcance el equilibrio térmico, o sea, su estado de máxima entropía. Cuando eso suceda, toda actividad, aun la atómica, cesará por siempre y el tiempo, que no es más que una forma de medir esa actividad, va a dejar de existir.

Una idea para revertir el tiempo
En esta investigación, los físicos consideraron esa disipación de energía incesante y también ineludible de cualquier sistema en angosta relación con el medioambiente en el que ese sistema se halla. Lo que plantean es emplear un «depósito termodinámico» a temperaturas finitas que forme un «baño» de alta entropía capaz de termalizar un sistema cuántico dado, incrementando o bien reduciendo experimentalmente y a voluntad el desorden térmico (la entropía) en el sistema.

Desgraciadamente, las presentes computadoras cuánticas no aceptan la termalización, que es el paso inicial preciso para la reversión temporal. En la teoría, no obstante, la presencia del depósito térmico ya antes convocado hizo posible la preparación de estados térmicos de elevada temperatura en un sistema cuántico alternativo, ubicado en otro sitio mas regido por exactamente el mismo «hamiltoniano» (un operador que corresponde a la suma de energía cinética y energías potenciales de cada una de las partículas del sistema). Eso dejó a Lebedev y Vinokur concebir matemáticamente un operador de evolución capaz de «ir cara atrás» en el tiempo y también invertir, por tanto, la activa cronológica del sistema cuántico.

Un algoritmo de inversión temporal
Los autores estiman que así, sería posible desarrollar un algoritmo de inversión de tiempo universal, capaz de «hacer correr el tiempo al contrario» y descubrir de esta forma el estado de cualquier sistema en cualquier instante de su evolución.

El artículo, no obstante, solo describe el análisis matemático de esa inversión temporal, sin concretar de qué manera habrían de ser los ensayos. En verdad, la dificultad computacional requerida para esto está fuera del alcance de las presentes computadoras cuánticas, de tal modo que la demostración práctica de este trabajo requerirá una esencial actualización de esas computadoras. Para esto, Lebedev y sus colegas plantean una serie de actualizaciones específicas en el diseño de los presentes chips cuánticos (llamados qubits), para transformarlos en «qubits térmicos» capaces de encarar la labor.

En su trabajo, los científicos desarrollaron asimismo una fórmula para calcular el número de ciclos que deben repetirse para revertir el estado de un sistema dado cara estados precedentes anteriormente. Ese número, conforme Lebedev y sus colegas, va a depender de la dificultad del sistema que se quiera revertir y de cuánto se supone que va a deber recular ese sistema en el tiempo.

Fuente: ABC.es

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