Explicamos una propuesta de simulación de viaje en el tiempo.En uno de estos sitios digitales con que los modernos creen que pueden sustituir la lectura de periódicos, se publicó el 17 de octubre de 2023 un artículo con el siguiente titular "Realizan un viaje atrás en el tiempo usando partículas cuánticas para cambiar el pasado”. Llego a el “gracias” a una de esas amables sugerencias de noticias que se supone que estoy interesado en leer (¡cuanto más interesante sería un algoritmo que seleccionara aquello que se supone que no me va a gustar!). No debería alimentar al monstruo del “clickbait”, pero ¡ay! lo hago y clico. Me entero entonces de que la noticia se hace eco de un artículo científico en el que:
a) lógicamente, no se ha realizado ningún viaje en el tiempo. b) De hecho, no se ha realizado ningún experimento. c) De hecho, los autores califican a su propuesta de experimento de “gedanken”, es decir, uno de esos experimentos mentales que en realidad no se pueden hacer, o no son muy viables. d) Incluso si se llevara a cabo la propuesta de experimento, en ningún caso se estaría realizando un viaje en el tiempo, sino solo una simulación (lo cual ya sabemos que no es lo mismo, desde que nos lo enseñó Meg Ryan). e) La manera en la que se simularía el viaje en el tiempo (mediante teletransporte cuántico) es conocida desde 2005 (¡y hay experimentos realizados desde 2010!). Lo que proponen los autores ahora es una aplicación en el campo de la metrología cuántica. De todo esto, entonces, lo único que me parece interesante es contarles a ustedes, las dos o tres lectoras que todavía clican por aquí, algo que no había explicado hasta ahora: eso de que el teletransporte cuántico puede usarse para simular un viaje hacia atrás en el tiempo. El teletransporte cuántico lo he intentado explicar varias veces, por ejemplo aquí https://cuantoscompletos.weebly.com/blog/no-la-informacion-cuantica-no-viaja-mas-rapido-que-la-luz-ii. Asumiré en adelante que no necesito volver a explicarlo en términos “no técnicos", pero mis lectoras siempre pueden consultar el enlace anterior u otras entradas de este blog. En jerga técnica: supongamos que queremos transmitir el estado de un cúbit A a un cúbit B sin saber cuál es ese estado. Entonces consigo otro cúbit A’ y creo un estado con entrelazamiento cuántico máximo entre A’ y B. Después mido mis dos cubits A y A’ . Tras las medidas, el nuevo estado del cúbit B no es el estado original de A, pero siempre se puede relacionar con el si le mandamos por teléfono el resultado de las medidas a quien tenga el cúbit B. Dependiendo de ese resultado, siempre hay una operación que transforma el cúbit B al estado original del cúbit A, realizando el teletransporte. Ahora bien, como son medidas sobre dos cubits, hay cuatro posibilidades: 00, 01, 10 y 11. En cada uno de esos casos, igualmente probables, hay que hacer una transformación diferente para acabar el teletransporte. Y una cosa curiosa, que es la que nos interesa hoy, es que en uno de los casos, esa operación consiste en no hacer nada. Es decir, el 25% de las veces, el cúbit B ya está en el estado que queremos. Además, resulta que los cúbits A y A’ se quedan, en ese caso, en el estado máximamente entrelazado que originalmente tenían A’ y B. Resumamos y recordemos: al principio teníamos a A en un estado desconocido y a A’-B en un estado máximamente entrelazado, y ahora tenemos a B en ese mismo estado desconocido y a A-A’ en ese mismo estado máximamente entrelazado. Pues bien, a uno de los padres del protocolo de teletransporte cuántico (Charles Bennett) se le ocurrió pensar qué pasaría si en lugar de tener tres cubits como en el párrafo anterior, tuviéramos uno solo al que le da por viajar hacia atrás en el tiempo. Si el cúbit A, en un momento dado vuelve hacia atrás en el tiempo, digamos desde un instante t hasta un instante 0, durante el rato que va desde 0 hasta t tenemos dos copias del cúbit A. Imaginen que el DeLorean de Marty no tiene que moverse del sitio para acelerar hasta 88 millas por hora, sino que la máquina del tiempo se queda en el sitio en el que está. Entonces tendríamos a Marty dentro del DeLorean yendo hacia atrás en el tiempo, mientras hay otro Marty fuera del DeLorean, escapando de los libios, yendo hacia el Delorean etc. Bennett imaginó que el cúbit A’ era el cúbit A yendo hacia atrás en el tiempo (Marty dentro del DeLorean), de manera que las medidas se hacían en algún momento de ese rato entre 0 y t. Por último, imaginemos que cuando el cúbit A’ llega de vuelta al instante t=0, decide hacer algo distinto, y por tanto, ya no entra en el aparato de medida. Es decir, al llegar a t=0, Marty sale del DeLorean y se va corriendo en otra dirección. Por tanto, ahora, entre 0 y t, tenemos tres cubits (y tres Martys): Bennett imaginó que este último sería el cúbit B. ¿Cuál sería el estado final de estos tres cúbits, o sea de estas tres copias del cúbit A creadas por el viaje hacia atrás en el tiempo? Como el cúbit B es como el A en t=0 y después no entra en el aparato de medida, estará en el estado original del cúbit A. Mientras que el A y el A’ sí que entran al aparato de medida antes de t, de manera que acabarán en el estado máximamente entrelazado. O sea, ¡exactamente igual que en el caso del párrafo anterior! Es decir, que si el teletransporte fuera siempre como en el caso en que B no tiene que hacer ninguna operación al final, su resultado sería exactamente igual que el de un viaje hacia atrás en el tiempo. ¡Pero recordemos que eso solo sucede el 25% de las veces que intento hacer teletransporte! Esa es la diferencia con un viaje real en el tiempo: aunque yo fuera capaz de meter el 25% de los tiros que mete Luka Doncic, seguiría sin ser Luka Doncic. Ahora bien, en el campo de la información cuántica es bastante común usar un truco llamado “post-selección”, que consiste en hacer lo mismo que en las discusiones en redes sociales: usar solo los datos que nos convienen y descartar todo lo demás. En este caso, descartamos todas las medidas de A y A’ que no nos dan los resultados que queremos, y nos quedamos solo con los resultados que nos interesan. O sea, como si yo grabara en vídeo todos mis tiros, borrara mi exceso de fallos, e intentará convencer al entrenador de que soy Luka Doncic, enseñándole el vídeo editado. Evidentemente, el truco solo funciona si fingimos ignorar que la mayor parte de lo que ha sucedido en realidad ha sido descartado. Y en eso consiste la simulación de un viaje en el tiempo usando un teletransporte cuántico con post-selección: si miramos solo esa información los resultados serían indistinguibles del viaje en el tiempo descrito más arriba, lo cual puede ser útil dentro del marco de una simulación, pero no conviene olvidar que nos estamos olvidando de la mayor parte de la información. Bennett presentó esta idea en una conferencia en Viena en 2005 (de la que ya tengo la suerte de tener un pdf guardado, ver figura, donde el cúbit 2 es nuestro A, 1 es A’ y 3 es B; se incluye además una operación U que no representa nada en nuestro esquema, ya que sería una posible interacción adicional entre B y A, es decir, un clásico de la ciencia ficción:el viajero en el tiempo intentando cambiar su pasado), y en 2010 se hizo un experimento de teletransporte cuántico con post-selección para simular un viaje hacia atrás en el tiempo y la famosa “paradoja del abuelo” https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.106.040403.
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Qué va, el misterio no es siempre superior a la solución del misterio.Este sábado 16 de septiembre de 2023 Antonio Muñoz Molina dedicaba su tribuna semanal en “El país” a una atinada defensa de la ciencia y el método científico, “De los ceniceros a la taroterapia”, escrita con su precisión habitual. Sería bueno tal vez que este periódico aplicara las ideas ahí expuestas al suplemento cultural “Babelia”, que justo el sábado anterior nos había infligido una página titulada “El mundo elusivo de las partículas”, escrita por Juan Arnau, con la excusa de una reseña sobre tres libros de física cuántica. Al tal Arnau ya lo hemos mencionado otras veces aquí. Es un filósofo autopercibido como experto en filosofías y lenguas orientales, y suele tener a bien usar el Babelia para sus diatribas contra el racionalismo, el método científico, la Ilustración y otros incordios, ya que él es más bien del misticismo, el misterio y tal. Como suele meter la palabreja “cuántica” en sus divagaciones, a partir de la extraña idea que tiene él de la física cuántica, no me sorprende que se sienta cualificado para reseñar tres libros, tres, sobre el asunto. Más raro es que nadie en el suplemento opine lo contrario. Como era de esperar, arranca con la “falacia racionalista” y en camino siempre ascendente no se sonroja al escribir “delirio ilustrado” (este sintagma se le viene a la cabeza ante la descabellada idea de que las leyes de la física sean las mismas en todas partes), enuncia un inexistente teorema de interconexión de Bell según el cual "todo está conectado con todo” (¿no será el teorema de Coelho?), reincide en las habituales metáforas falsas sobre el entrelazamiento cuántico: “las partículas no pueden, no saben, [¡?] llevar una existencia independiente. Si algún día estuvieron en contacto, la memoria de ese encuentro se conserva.” (si se refiere a unos cuantos microsegundos en condiciones especiales de laboratorio, puede que tenga razón), todo ello para hacer espacio a sus astracanadas (“Los fenómenos, como los dioses, son locales, pero la totalidad no lo es.”) y el estrambote final (“La percepción es la luz del mundo. Ella tiene luz propia. Lo demás, los objetos y los sujetos, luz reflejada”) basado en la idea completamente falsa de que el colapso de la función de onda está “suscitado por la percepción de un cuerpo vivo”. Pero lo más revelador no es nada de esto, sino este momento en que no sabemos si estamos leyendo un periódico serio o un meme de Twitter: “Borges lo advirtió: la solución al misterio es siempre inferior al misterio”. Lo que sí nos advirtió Eco es que no confundiéramos al autor de una novela con sus personajes, y aún se lo explicó mejor el inolvidable Fernán Gómez a Pablo Carbonell: Y es que la frase no es de Borges, sino que es una cosa que se le pasa por la cabeza a uno de los personajes del cuento "Abenjacán el Bojarí, muerto en su laberinto”, incluido en “El Aleph”. Aunque aquí más bien el problema sea citar de oídas, o de leídas por WhatsApp. Si el profesor Arnau hubiera leído de verdad esta historia, se daría cuenta de que difícilmente la puede citar como ayuda a la tesis que intenta exponer, sino más bien todo lo contrario. El cuento nos presenta a dos personajes: Dunraven es una especie de poeta que no escribe, o dicho mucho mejor por Borges "se sabía autor de una considerable epopeya que sus contemporáneos casi no podrían escandir y cuyo tema no le había sido aún revelado”, mientras que Unwin es un matemático más solvente que “había publicado un estudio sobre el teorema que Fermat no escribió al margen de una página de Diofanto”. Una noche en Cornwall, Dunraven cuenta con fascinación una supuesta historia en la que un fantasma habría cometido un asesinato en un laberinto. El asunto es para él completamente inexplicable. Unwin lo escucha con un creciente escepticismo y cansancio, y al terminar le dice inmediatamente que la cosa no es que sea inexplicable, sino que es mentira. La explicación de lo realmente sucedido tarda un poco más en llegar, pero Unwin la acaba encontrando igualmente y es entonces cuando:
"Dunraven, versado en obras policiales, pensó que la solución del misterio siempre es inferior al misterio. El misterio participa de lo sobrenatural y aun de lo divino; la solución, del juego de manos. Dijo, para aplazar lo inevitable:[...]” Lo inevitable es la solución del misterio que Dunraven comprende que Unwin ha encontrado. Así que Dunraven prefiere la mentira de una leyenda en la que ha creído mucho tiempo a la realidad, en la que no hay nada sobrenatural ni divino. Hay mucha gente así. Pero si la descripción de los personajes que he puesto más arriba aún dejara alguna duda sobre “de qué lado está” Borges, veamos como se ríe de la oratoria vacua de Dunraven mientras narra su historia: “Los períodos finales, agravados de pausas oratorias, querían ser elocuentes; Unwin adivinó que Dunraven los había emitido muchas veces, con idéntico aplomo y con idéntica ineficacia. Preguntó, para simular interés:[...]” Así que no, no parece que Borges creyera de verdad que el misterio es siempre superior a su solución. Citar sin ton ni son suele delatar al palabrero o al charlatán que necesita vestir sus propias ocurrencias de medio pelo atribuyéndoselas a la autoridad de otro. Si la cita es de Einstein, Borges o Churchill, la alarma salta inmediatamente: las redes sociales nos surten de un repertorio infinito de bobadas falsa o incorrectamente atribuidas a ellos, de manera que uno siempre podrá encontrar alguna que haga juego con sus prejuicios. Uno es perfectamente libre de creer en la superioridad de, digamos, Iker Jiménez (el misterio) sobre Sherlock Holmes (la solución), pero endosarle semejante cosa al pobre Borges está feo. Sobre la entrevista con Gerard 't Hooft aparecida en Investigación y Ciencia en mayo de 2019.En la Investigación y Ciencia de este mes de mayo de 2019 se incluye una entrevista con el físico holandés Gerard 't Hooft, premio Nobel de física en 1999 por sus trabajos de los años 70 sobre el modelo estándar de partículas elementales. En los últimos años ´t Hooft, nacido en 1946, parece haber cambiado de campo, adentrándose en las siempre procelosas aguas de eso que se ha dado en llamar "fundamentos de la física cuántica". Así, el premio Nobel holandés le confiesa sus preocupaciones al entrevistador: "En los experimentos medimos algo y obtenemos un resultado, pero no sabemos cómo se produce. Por ejemplo, podemos dirigir un electrón hacia una doble rendija y medir por cuál de ellas pasa, pero no sabemos por qué sucede así. En el siguiente intento, puede que otro electrón pase por la segunda rendija. ¿Qué le ocurre realmente a la partícula para que obtengamos un resultado u otro? El problema básico radica en que no podemos predecir con total exactitud el resultado de un experimento. La mecánica cuántica solo nos permite calcular la probabilidad de un resultado. Si repetimos un experimento cien veces, podemos estimar la frecuencia con que obtendremos un determinado valor. Dicho de otra forma: podemos hacer predicciones estadísticas. Pero esto para mí no es suficiente, quiero saber qué es lo que realmente está pasando." ¡Bien por ti, Gerard! ¡La estadística es de cobardes! Así que, llevado por el irresistible afán por alcanzar una comprensión más profunda, el premio Nobel 't Hooft ha desarrollado una teoría según la cual el universo sería un autómata celular. Los autómatas celulares son modelos sencillos en los cuales un sistema físico se dividiría en una serie de celdas que pueden tomar distintos valores (digamos 0 y 1 en el caso más sencillo) y evolucionan siguiendo unas reglas fijas más o menos sencillas, según el valor que tengan en un determinado momento cada celda y sus celdas vecinas. Así, el juego consistiría en encontrar las reglas que hacen que un autómata celular evolucione como lo hacen los sistemas cuánticos en los experimentos. Naturalmente, este modelo, como bien le hace notar el entrevistador, parece chocar completamente con lo que hemos aprendido gracias a los experimentos basados en las desigualdades de Bell. Estos experimentos han descartado completamente las teorías en las que las propiedades físicas están completamente determinadas (es decir, no determinadas por una odiosa estadística) independientemente de que se haya realizado una medición (en la física cuántica las propiedades sólo están determinadas después de la medición)... salvo que en la teoría haya algo que transmita información más rápido que la luz. Como sabemos que la imposibilidad de transmitir información más rápido que la velocidad de la luz es un principio físico muy sólido (¿se acuerdan de aquel experimento de los neutrinos?), esto sugiere que cualquier teoría "razonable" en la que las propiedades de las partículas estén completamente definidas está descartada por los experimentos. Admitir que en una teoría la información viaja más rápido que la velocidad de la luz, inmediatamente te enfrenta a problemas como la posibilidad de viajar al pasado, y ya vimos lo complicado que es eso, que ni siquiera los Vengadores pueden hacerlo bien. Sin embargo, cuando se le comentan estos problemas a Gerard 't Hooft, él ni se inmuta. Ha encontrado un agujero en las desigualdades de Bell, nos dice: "Pero, además, el teorema supone que existen observadores con libre albedrío, que pueden decidir libremente si miden, por ejemplo, la posición o la velocidad de una partícula. Pero si el universo es un autómata celular, el propio observador es parte de él. La elección que tome estará, de hecho, predeterminada por el autómata. Por esa razón, el teorema de Bell no se aplica a mi modelo." Hay que fijarse bien en lo que dice el premio Nobel Gerard 't Hooft: cuando creemos que un experimentador está escogiendo la medida que va a realizar, ¡en realidad no está escogiendo nada! ¡Son "las reglas del autómata celular" las que hacen la elección por él! Sin duda, una comprensión tan profunda de la realidad está solo al alcance de algunas mentes privilegiadas. El resto de los mortales, en cambio, solo podemos preguntarnos: ¿qué dicen los experimentos? Pues bien, por ejemplo, en este experimento (la versión de libre acceso del arXiv está aquí) dirigido por el grupo de Viena del gran Anton Zeilinger, los experimentadores escogían lo que iban a medir según el color que observaban en estrellas muy lejanas. Lo interesante es que esa luz fue emitida hace miles de millones de años. Es decir, que negar el libre albedrío del experimentador implica que la elección del experimento estaba determinada ya hace miles de millones de años. ¿Qué quieren que les diga? Quizá al profesor 't Hooft le parezca que esto es "entender realmente lo que está pasando", pero yo creo que me quedo con la mecánica cuántica. (Publicado originalmente en SciLogs el 27/05/19).
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AutorCarlos Sabín. Investigador Ramón y Cajal en el Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid. Desde 2015 hasta 2022 escribí el blog "Cuantos Completos" en la plataforma SciLogs de la revista "Investigación y Ciencia". Autor de "Verdades y mentiras de la física cuántica" amzn.to/3b4z1MO y "Física cuántica y relativista: más allá de nuestros sentidos" http://shorturl.at/bdLN0 Archivos
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