Los físicos han persuadido partículas de luz en experimentar transformaciones opuestas simultáneamente, como un humano que se convierte en un hombre lobo como el hombre lobo se convierte en un humano. En circuitos cuidadosamente diseñados, los fotones actúan como si el tiempo fluyera en una combinación cuántica de avance y retroceso.
“Por primera vez, tenemos una máquina que viaja en el tiempo yendo en ambas direcciones”, dijo Sonja Franke-Arnold, física cuántica de la Universidad de Glasgow en Escocia que no participó en la investigación.
Lamentablemente para los fanáticos de la ciencia ficción, los dispositivos no tienen nada en común con un DeLorean de 1982. A lo largo de los experimentos, que fueron realizados por dos equipos independientes en China y Austria, los relojes de laboratorio continuaron avanzando constantemente. Solo los fotones que revoloteaban a través de los circuitos experimentaron travesuras temporales. E incluso para los fotones, los investigadores debaten si el giro de la flecha del tiempo es real o simulado.
De cualquier manera, el desconcertante fenómeno podría conducir a nuevos tipos de tecnología cuántica.
“Se podrían concebir circuitos en los que la información pudiera fluir en ambos sentidos”, dijo Giulia Rubino, investigadora de la Universidad de Bristol.
Los físicos se dieron cuenta por primera vez hace una década de que las extrañas reglas de la mecánica cuántica derriban las nociones de sentido común sobre el tiempo.
La esencia de la extrañeza cuántica es esta: cuando buscas una partícula, siempre la detectarás en una única ubicación puntual. Pero antes de ser medida, una partícula actúa más como una onda; tiene una "función de onda" que se extiende y ondula en múltiples rutas. En este estado indeterminado, una partícula existe en una combinación cuántica de posibles ubicaciones conocida como superposición.
En un artículo publicado en 2013, Giulio Chiribella, físico ahora en la Universidad de Hong Kong, y los coautores propusieron un circuito que pondría eventos en una superposición de órdenes temporales, yendo un paso más allá de la superposición de ubicaciones en el espacio. Cuatro años más tarde, Rubino y sus colegas demostraron la idea directamente de forma experimental. Enviaron un fotón por una superposición de dos caminos: uno en el que experimentó el evento A y luego el evento B, y otro en el que experimentó B y luego A. En cierto sentido, cada evento parecía causar el otro, un fenómeno que llegó a ser llamada causalidad indefinida.
No contentos con jugar simplemente con el orden de los eventos mientras el tiempo avanzaba, Chiribella y un colega, Zixuan Liu, luego apuntaron a la dirección de marcha, o flecha, del tiempo mismo. Buscaban un aparato cuántico en el que el tiempo entrara en una superposición de fluir del pasado al futuro y viceversa: una flecha indefinida del tiempo.
Para hacer esto, Chiribella y Liu se dieron cuenta de que necesitaban un sistema que pudiera sufrir cambios opuestos, como un metrónomo cuyo brazo puede girar hacia la izquierda o hacia la derecha. Se imaginaron poniendo un sistema de este tipo en una superposición, similar a un músico que mueve simultáneamente un metrónomo cuántico hacia la derecha y hacia la izquierda. Describieron un esquema para establecer dicho sistema en 2020.
Los magos de la óptica inmediatamente comenzaron a construir flechas de tiempo de duelo en el laboratorio. El otoño pasado, dos equipos declararon el éxito.
Chiribella y Liu habían ideado un juego en el que solo podía sobresalir un cronometrador cuántico. Jugar el juego con la luz implica disparar fotones a través de dos dispositivos de cristal, A y B. Al pasar a través de un dispositivo, la polarización de un fotón gira en una cantidad que depende de la configuración del dispositivo. Al pasar hacia atrás a través del dispositivo, la polarización gira exactamente de manera opuesta.
Antes de cada ronda del juego, un árbitro configura en secreto los dispositivos de una de dos maneras: el camino hacia adelante a través de A, luego hacia atrás a través de B, cambiará la función de onda de un fotón en relación con el camino invertido en el tiempo (hacia atrás a través de A, luego adelante a través de B), o no lo hará. El jugador debe averiguar qué elección hizo el árbitro. Después de que el jugador organiza los dispositivos y otros elementos ópticos como quiera, envía un fotón a través del laberinto, tal vez dividiéndolo en una superposición de dos caminos usando un espejo medio plateado. El fotón termina en uno de los dos detectores. Si el jugador ha configurado su laberinto de una manera lo suficientemente inteligente, el clic del detector que tiene el fotón revelará la elección del árbitro.
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