Un universo “de juguete” revela que el tiempo es una ilusión

Investigadores italianos demuestran empíricamente una teoría de los años 80 a partir del entrelazamiento cuántico de dos fotones

Un experimento realizado con un modelo de universo “de juguete”, formado sólo por dos fotones cuánticamente entrelazados, sugiere que el tiempo “es una ilusión” o que la existencia del tiempo depende de la existencia de los relojes, como propuso una teoría matemática de la década de 1980. Además, vincula la emergencia del tiempo al entrelazamiento cuántico. Interesantes resultados que avivan una cuestión fundamental, tanto para la ciencia como para la filosofía. Por Yaiza Martínez.


Imagen: JoLin. Fuente: PhotoXpress.

Imagen: JoLin. Fuente: PhotoXpress.
Un experimento realizado con un modelo de universo “de juguete” sugiere que el tiempo “es una ilusión” o que la existencia del tiempo depende sólo de la existencia de los relojes. La física moderna intenta fusionar las leyes de dos “universos”: el macrocoscópico, y el de las partículas atómicas y subatómicas. Actualmente, describe así la realidad a través de dos vías: la mecánica cuántica‎, que explica lo que sucede a escala microscópica; y larelatividad general‎, que da cuenta de lo que sucede en el resto del cosmos: a los planetas, a los agujeros negros, etc. 

Pero ambas descripciones no terminan de combinar bien. Desde que las ideas de la mecánica cuántica se expandieron, a partir de la primera mitad del siglo XX, parece que son incompatibles. 

La cuestión del tiempo 

A mediados de la década de los años 60 del siglo pasado, los físicos John Wheeler y Bryce DeWitt parecieron encontrar una solución a este dilema: la llamada ecuación de Wheeler-DeWitt

Con ella se eludían los problemáticos infinitos que surgían de otras combinaciones de ambas teorías. Pero, aunque la ecuación de Wheeler DeWitt resolvió uno de los problemas fundamentales de la combinatoria entre las dos interpretaciones de la realidad antes mencionadas, hizo emerger un segundo y muy serio problema: expresaba un universo estático, “sin tiempo”, algo que a todas luces no existe. 

En 1983, los teóricos Don Page y William Wootters propusieron una solución a este segundo problema basada en el llamado “entrelazamiento cuántico”, esa propiedad subatómica que tan bien describieron en su libro “El cántico de la cuántica” Ortoli y Pharabod: si tienes dos peces (o partículas) en un mismo charco y éstos se unen tan íntimamente que alcanzan un estado “entrelazado”, cuando pases uno de ellos a otra charca, ambos seguirán reaccionando de la misma manera, aunque ya no estén juntos. Así, si el primero es pescado, el segundo saltará igualmente fuera de su charca. 

Este extraño comportamiento de las partículas subatómicas entrelazadas –al que Einstein denominó “acción fantasmal a distancia”- provoca que éstas no puedan definirse a partir del entrelazamiento como partículas individuales con estados definidos, sino como un sistema. El entrelazamiento cuántico hace que las partículas pasen a tener una “misma existencia”, a pesar de encontrarse espacialmente separadas.

 

El entrelazamiento como medida temporal Page y Wootters demostraron matemáticamente entonces cómo el entrelazamiento cuántico podía usarse para medir el tiempo. Su idea era que la manera en que un par de partículas entrelazadas evoluciona es un “reloj”, una medida del cambio o la evolución de éstas. 

La medición a través del entrelazamiento podría hacerse de dos maneras, propusieron. Una: comparando los cambios en dos partículas entrelazadas con un reloj externo, independiente del universo donde esas partículas habitasen (algo así como un “obesrvador-dios” o un “superobservador”). En este caso, las partículas aparecerían completamente inalterables (como si el tiempo, en este escenario, no existiera). 

Dos: medir el cambio o la evolución “desde dentro”. Un observador situado dentro del universo de las partículas entrelazadas compararía su evolución con el resto del cosmos. Esa evolución constituiría una importante medida del tiempo. 

La comprobación experimental 

Por primera vez, un equipo de científicos ha conseguido poner a prueba las teorías matemáticas sobre la medida del tiempo de Page y Wootters en un sistema físico “de juguete”, es decir, compuesto sólo por dos fotones (que son las partículas elementales de la luz), informa Newscientist

Se hizo de la siguiente forma. Por un lado, los científicos, del Instituto Nacional de Investigación Meteorológica(INRiM) de Turín, en Italia, midieron el sistema de ambos fotones entrelazados desde “fuera” del universo de éstos, como haría un observador externo (el superobservador). 

Por otro, usaron uno de los dos fotones entrelazados a modo de “observador” del otro fotón o como “reloj”. Con éste midieron el estado (la polarización u orientación vertical u horizontal) del segundo fotón, mientras ambas partículas atravesaban dos vías independientes y de grosores variables, con los que se afectó a la polarización de los fotones y, por tanto, a su evolución. La medición fue posible porque el estado del primer fotón reflejaba el del segundo, merced al entrelazamiento cuántico. 

El resultado fue el siguiente: en el primer caso (medición externa), el sistema observado resultó estacionario. En el segundo caso, en cambio, se registró un comportamiento oscilatorio (del segundo fotón), esto es, una evolución del segundo fotón que resultó una medida del tiempo. 

Estas constataciones, aunque evidentemente no dan una respuesta definitiva, nos trasladan una vez más a cuestiones que llevan siglos en la mente de filósofos y de científicos: ¿qué es el tiempo? ¿Existe el tiempo sin un reloj que lo mida? La reflexión humana sobre el tiempo se remonta a Platón y, evidentemente, aún no ha concluido.

 

Referencia bibliográfica: Ekaterina Moreva, Giorgio Brida, Marco Gramegna, Vittorio Giovannetti, Lorenzo Maccone, Marco Genovese.Time from quantum entanglement: an experimental illustration. arXiv:1310.4691 (2013).

Por vez primera varios físicos crean un enlace cuántico entre fotones que no existen al mismo tiempo

Por primera vez se ha conseguido recrear un enlace cuántico entre fotones que no existen al mismo tiempo, probando así la teoría del entrelazamiento cuántico entre fotones. No es ciencia ficción y ya no se trata de física teorética sino de un experimento real que ha sido realizado durante el mes de mayo por un equipo multidisciplinar de la Universidad Hebrea de Jerusalem dirigido por Eli Megidish, y Hagai Eisenberg.

Es fascinante saber cómo se ha verificado el entrelazamiento entre diferentes fotones que no existen en el mismo espacio-tiempo, por lo que podríamos concluir que esta condición se verifica a miles de años luz entre fotones.

Hasta ahora la sutil conexión entre partículas conocida como entrelazamiento cuántico, y de una forma simplificada era formulada en el marco teorético como la capacidad de afectación entre los estados de diferentes partículas entre distintos planos espacio-temporales. Finalmente el experimento se ha conseguido entrelazando dos fotones que no existen al mismo tiempo.

El entrelazamiento abre las puertas a nuevos experimentos que revolucionarán la ciencia tal y como la conocemos. El artículo original así como los detalles completos del experimento pueden leerlo en la revista científica Science Magazine. (1)

entrelazamiento1

En el mismo sentido y con carácter complementario, otro estudio recientemente publicado el 3 de mayo por la Cornell University: “Detecting Topological Entanglement Entropy in a Lattice of Quantum Harmonic Oscillators” establece la relación existente entre el entrelazamiento cuántico y el papel determinante de los osciladores armónicos, proponiendo un modelo topológico de simulación facilitada para comprender la cuestión en el ámbito científico. Adicionalmente propone un modelo de implantación escalar utilizando una metodología coherente con la de Eli Megidish, y Hagai Eisenberg en el experimento publicado por la revista Science Magazine. (2)

entrelazamiento2

El estudio puede descargarse directamente de :Detecting Topological Entanglement Entropy in a Lattice of Quantum Harmonic Oscillators (2 mayo 2013) Tommaso F. Demarie, Trond Linjordet, Nicolas C. Menicucci, Gavin K. Brennen.(arXiv:1305.0409)

Fundación EticoTaku 2013

Por vez primera varios físicos crean un enlace cuántico entre fotones que no existen al mismo tiempo.

Por primera vez se ha conseguido recrear un enlace cuántico entre fotones que no existen al mismo tiempo, probando así la teoría del entrelazamiento cuántico entre fotones. 

No es ciencia ficción y ya no se trata de física teorética sino de un experimento real que ha sido realizado durante el mes de mayo por un equipo multidisciplinar de la Universidad Hebrea de Jerusalem dirigido por Eli Megidish, y Hagai Eisenberg.
Es fascinante saber cómo se ha verificado el entrelazamiento entre diferentes fotones que no existen en el mismo espacio-tiempo, por lo que podríamos concluir que esta condición se verifica a miles de años luz entre fotones.
Hasta ahora la sutil conexión entre partículas conocida como entrelazamiento cuántico, y de una forma simplificada era formulada en el marco teorético como la capacidad de afectación entre los estados de diferentes partículas entre distintos planos espacio-temporales. Finalmente el experimento se ha conseguido entrelazando dos fotones que no existen al mismo tiempo.
El entrelazamiento abre las puertas a nuevos experimentos que revolucionarán la ciencia tal y como la conocemos. El artículo original así como los detalles completos del experimento pueden leerlo en la revista científica Science Magazine. (1)
En el mismo sentido y con carácter complementario, otro estudio recientemente publicado el 3 de mayo por la Cornell University: “Detecting Topological Entanglement Entropy in a Lattice of Quantum Harmonic Oscillators” establece la relación existente entre el entrelazamiento cuántico y el papel determinante de los osciladores armónicos, proponiendo un modelo topológico de simulación facilitada para comprender la cuestión en el ámbito científico. Adicionalmente propone un modelo de implantación escalar utilizando una metodología coherente con la de Eli Megidish, y Hagai Eisenberg en el experimento publicado por la revista Science Magazine. (2)
El estudio puede descargarse directamente de :Detecting Topological Entanglement Entropy in a Lattice of Quantum Harmonic Oscillators (2 mayo 2013) Tommaso F. Demarie, Trond Linjordet, Nicolas C. Menicucci, Gavin K. Brennen.(arXiv:1305.0409)
Fundación EticoTaku 2013