¿Han logrado cambiar el pasado?

* Este artículo de Adán Cabello, Catedrático de mecánica Cuántica de la Universidad de Sevilla, es una colaboración de Amazings con la Real Sociedad Española de Física.

El periódico ABC publicaba el 3 de mayo un artículo bajo el siguiente titular: “Logran cambiar, desde el presente, un evento del pasado”. Por si alguien cree que se trata de un error, reproduzco también la primera frase del artículo: “Un grupo de físicos acaba de lograr lo que parecía imposible: modificar desde el presente un evento que ya había sucedido con anterioridad”. ¿Es esto verdad?

No. Rotundamente no. Y lo más irritante es que lo que realmente muestran los resultados de este grupo de físicos (X. Ma et al., Nature Physics online, 22 de abril; corregido el 26 de abril), y que ya mostraba el artículo que ha inspirado el experimento [A. Peres, J. Mod. Opt. 47, 139 (2000)], es algo muy relevante para la interpretación de la mecánica cuántica y que ha sido deliberadamente ignorado en aras de una mayor trascendencia mediática.

Asher Peres, el autor de la idea, solía decir: “Explícalo de una forma sencilla porque yo sólo entiendo cosas sencillas”. Voy a tratar de hacerle caso.

Teorema (Peres):Si intentamos atribuir un significado objetivo al estado cuántico de un sistema individual [el énfasis es mío], entonces aparecen curiosas paradojas (…) [como que] acciones futuras influyen en eventos pasados, incluso si estos eventos han sido registrados irrevocablemente”.

Demostración: La demostración es precisamente el experimento de Ma et al. En él participan tres observadores, Alicia, Bob y Víctor, que preparan y miden sistemas cuánticos con dos estados distinguibles o qubits. Alicia prepara dos qubits, A y a, en el llamado estado singlete. El estado singlete de dos qubits es el estado cuántico en el que el resultado (0 ó 1) de cualquier medida dicotómica M que distinga dos estados cuánticos en A es siempre diferente del resultado que se obtiene al medir M en a. El estado singlete es un estado cuántico puro (describe el máximo conocimiento que la mecánica cuántica permite que tenga un observador sobre los resultados de experimentos futuros sobre ese sistema) y entrelazado (no se puede expresar como producto de un estado cuántico de A por un estado cuántico de a).

Independientemente, Bob prepara otros dos qubits B y b en el estado singlete. El estado cuántico que describe el sistema formado por los qubits A de Alicia y B de Bob es un estado máximamente mezcla (refleja que el observador conoce que los resultados de todos los experimentos futuros sobre el sistema A, B son igualmente probables), que NO es un estado entrelazado.

Alicia mide lo que quiera en A y Bob mide lo que quiera en B. Ambos anotan los resultados que, de esta manera, quedan registrados indeleblemente.

Después, Alicia envía el qubit a a Víctor, y lo mismo hace Bob con el qubit b. Víctor hace entonces un experimento conjunto sobre a y b que sólo tiene cuatro posibles resultados: 0, 1, 2 y 3, que ocurren con la misma probabilidad: El resultado 0 indica que, tras el experimento, a y b han quedado preparados en el estado cuántico |y->ab (el estado singlete), 1 indica que han quedado en el estado |y+>ab, 2 indica que han quedado en el estado |f->ab, y 3 que han quedado en el estado |f+>ab. Estos cuatro estados cuánticos son estados puros entrelazados.

Sucede que el estado cuántico inicial de los cuatro qubits, |y->Aa|y->Bb, se puede escribir como [|y+>AB|y+>ab-|y->AB|y->ab-|f+>AB|f+>ab+|f->AB|f->ab]/2. Por tanto, cuando Víctor obtiene el resultado 0 (ó 1, ó 2, ó 3), entonces sabe, no sólo que a y b están en el estado singlete [o en el estado |y+>ab, o en el estado |f->ab, o en el estado |f+>ab, respectivamente], sino que, además, A y B también están en el estado singlete [o en el estado |y+>AB, o en el estado |f->AB, o en el estado |f+>AB, respectivamente] que es un estado entrelazado (¡los cuatro posibles estados lo son!).

Antes de la medida de Alicia y Bob, A y B NO estaban en un estado entrelazado, pero la medida posterior de Víctor en a y b revela que A y B SÍ están en un estado entrelazado (consistente con los resultados, indeleblemente registrados, de las medidas de Alicia y Bob en A y B). Si atribuimos un significado objetivo a “estar (o no) en un estado cuántico entrelazado”, el experimento de Víctor modifica, en el futuro, lo que era objetivo en el pasado, q.e.d.

Si uno insiste en atribuir un significado objetivo al estado cuántico, entonces se tiene que enfrentar al hecho de que un experimento “cambia el pasado”. Sin embargo, como señalan Ma et al., “no existe paradoja alguna si se considera que el estado cuántico no es más que un catálogo de nuestro conocimiento”.

Peres lo sintetiza perfectamente: “En resumen, no hay nada paradójico en el experimento. Sin embargo, uno tiene que entender claramente la mecánica cuántica y creer firmemente en que es correcta para ver que no hay ninguna paradoja”.

 

Adán Cabello, catedrático de mecánica Cuántica de la Universidad de Sevilla



Por Colaborador Invitado
Publicado el ⌚ 16 mayo, 2012
Categoría(s): ✓ Física