Un equipo internacional de científicos liderados por Mark Wilde Ph.D. de la Universidad Estatal de Louisiana y colaboradores de la Universidad del Sur de California y la Universidad Autónoma de Barcelona, han avanzado el trabajo del modelo de viaje en el tiempo de David Deutsch Ph.D. de la Universidad de Oxford y pionero de la computación cuántica, desarrollando un nuevo modelo, en el que teóricamente puede ser posible viajar en el tiempo, copiando los datos cuánticos del pasado. El nuevo enfoque permite que una partícula, o un viajero en el tiempo, pueda hacer múltiples bucles atrás en el tiempo, algo así como los viajes de Bruce Willis en la película de Hollywood “Looper”.
Programas populares de televisión como el “Doctor Who” (conocido también como el Doctor Misterio, una serie de ciencia ficción), han traído a la cultura popular y vernacular la idea de los viajes en el tiempo. Sin embargo el problema de viajar en el tiempo es aún más complicado de lo que uno podría pensar. Mark Wilde Ph.D. de la Universidad Estatal de Louisiana muestra que teóricamente puede ser posible viajar en el tiempo, copiando los datos cuánticos del pasado.
Paradoja del viaje en el tiempo
Todo comenzó cuando a David Deutsch, físico de Oxford y pionero de la computación cuántica, se le ocurrió un modelo simplificado de viaje en el tiempo, para hacer frente a las paradojas que se producirían si se pudiera viajar en el tiempo. Por ejemplo, ¿sería posible viajar en el tiempo para asesinar a su propio abuelo? En la paradoja del abuelo, un viajero del tiempo se enfrenta al problema que si mata a su abuelo atrás en el tiempo, entonces él mismo nunca nació, y por lo tanto no puede viajar en el tiempo para matar a su abuelo, y así sucesivamente. Algunos teóricos han utilizado esta paradoja para argumentar que en realidad es imposible cambiar el pasado.
“La cuestión es, en primer lugar ¿cómo habría existido para ir atrás en el tiempo y matar a su abuelo?”, Dijo Mark Wilde, profesor asistente con nombramiento conjunto en el Departamento de Física y Astronomía y en el Centro de Computación y Tecnología, o AAC de la Universidad Estatal de Louisiana.
Originalmente, David Deutsch ha resuelto la paradoja del abuelo usando un leve cambio en la teoría cuántica, que propone que se puede cambiar el pasado, siempre y cuando se haga de una manera auto-coherente.
“Lo que significa que, si mata a su abuelo, lo hará sólo con la mitad de la probabilidad”, dijo Wilde. “Entonces si está muerto, con una probabilidad de un medio, la probabilidad de no nacer será de la mitad, por oposición al azar es equitativo. Podría existir con una mitad de la probabilidad para volver y matar a su abuelo”.
La copia de datos cuánticos
Pero la paradoja del abuelo no es la única complicación con los viajes en el tiempo. Otro problema es el teorema de la no-clonación, o teorema de la no “máquina-Xerox subatómica”, conocida desde 1982. Este teorema está relacionado con el hecho de que no se pueden copiar datos cuánticos a voluntad, es una consecuencia del famoso principio de incertidumbre de Heisenberg, por el cual se puede medir ya sea la posición de una partícula o su impulso, pero no ambas con una precisión ilimitada. De acuerdo con el principio de incertidumbre es imposible tener una máquina Xerox subatómica que llevando una partícula, concibiera dos partículas con la misma posición y momento , porque entonces podríamos saber demasiado acerca de ambas partículas a la vez.
“Siempre podremos mirar un papel, y luego copiar palabras en él. Eso es lo que llamamos la copia de datos clásicos”, dijo Wilde. “Pero no se pueden copiar de forma arbitraria los datos cuánticos, a menos que tomen la forma especial de los datos clásicos. Este teorema de la no-clonación es una parte fundamental de la mecánica cuántica – nos ayuda a razonar en cómo procesar datos cuánticos. Si no se pueden copiar los datos, entonces tenemos que pensar en todo de una manera muy diferente”.
Pero ¿que pasa si una curva cerrada Deutschiana semejante al tiempo permite la copia de datos cuánticos en muchos puntos diferentes en el espacio? Según Wilde, Deutsch sugirió en su trabajo de finales del siglo XX que debería ser posible violar el teorema fundamental de la mecánica cuántica, el de la no-clonación .
Ahora, Wilde y colaboradores en la Universidad del Sur de California y la Universidad Autónoma de Barcelona han avanzado el trabajo de Deutsch (1991) con un artículo reciente en la revista Physical Review Letters. El nuevo enfoque permite que una partícula, o un viajero en el tiempo, pueda hacer múltiples bucles atrás en el tiempo, algo así como los viajes de Bruce Willis en la película de Hollywood “Looper”.
Los bucles de tiempo
“Es decir, en ciertos lugares en el espacio-tiempo, hay agujeros de gusano, de tal manera que si saltas dentro, saldrás en algún punto en el pasado”, dijo Wilde. “Sobre la base de nuestro conocimiento, estos bucles de tiempo no se rigen por las leyes de la física. Asimismo hay consecuencias extrañas en el procesamiento de información cuántica cuando su comportamiento es dictado por el modelo de Deutsch”.
Una singular ruta de bucle hacia atrás en el tiempo, un tiempo en espiral de modo que su comportamiento esté de acuerdo con el modelo de Deutsch, por ejemplo, tendría que permitir a una partícula entrar en el bucle para seguir siendo la misma cada vez que pasa por un punto determinado en el tiempo. En otras palabras, la partícula tendría que mantener la auto-consistencia así como el bucle hacia atrás en el tiempo.
“En cierto sentido, esto ya permite la copia de datos de la partícula en muchos puntos diferentes en el espacio”, dijo Wilde, “porque la partícula volverá a ser enviada muchas veces. Es como si hubieran varias versiones de la partícula disponibles al mismo tiempo. Luego, se podrá intentar leer más copias de la partícula, pero el asunto es que si se trata de hacer los bucles hacia atrás en el tiempo como a la partícula, entonces cambia el pasado”.
Para ser coherente con el modelo de Deutsch, que sostiene que sólo se puede cambiar el pasado, siempre y cuando se pueda hacer de una manera auto-consistente, Wilde y sus colegas han llegado a una solución que podría permitir una curva de bucle hacia atrás en el tiempo y la copia de datos cuánticos basados ??en una partícula viajando en el tiempo, sin alterar el pasado.
“Este ha sido el mayor avance, para saber lo que podría suceder en el comienzo de este bucle de tiempo, que nos permitiría leer con eficacia muchas copias de datos sin alterar el pasado”, dijo Wilde. “Simplemente funcionó”.
Sin embargo, aún existe cierta controversia acerca de la interpretación del nuevo enfoque, dijo Wilde. En una instancia, el nuevo enfoque puede en realidad apuntar a problemas en el modelo de la curva cerrada tipo tiempo original de Deutsch.
El nuevo modelo de viaje en el tiempo
“Si la mecánica cuántica es modificada de tal manera que nunca pudiéramos observar lo que debería suceder, esto sería la evidencia para cuestionar el modelo de Deutsch”, dijo Wilde. “Realmente creemos que la mecánica cuántica es cierta, en este punto. Y la mayoría de la gente cree en un principio llamado unitariedad en la mecánica cuántica, que asegura que la suma de las probabilidades de todos los posibles resultados de cualquier evento siempre es 1.
Pero con nuestro nuevo modelo, hemos demostrado que se puede violar esencialmente algo que es una consecuencia directa de la unitariedad. Para mí, esto es una indicación de que algo raro está pasando con el modelo de Deutsch. Sin embargo, puede haber alguna manera de modificar el modelo de tal manera que no violemos el teorema de no-clonación”.
Otros investigadores argumentan que el enfoque de Wilde en realidad no permitiría la copia de datos cuánticos de un estado de partícula desconocida entrando en el bucle de tiempo porque la naturaleza podría ya “saber” a lo que la partícula se parece, ya que habría viajado en el tiempo muchas veces antes.
En relación a la criptografía cuántica
Pero si el teorema de no-clonación realmente puede ser violada como el nuevo enfoque de Wilde sugiere, las consecuencias de ser capaz de copiar los datos cuánticos del pasado son significativas. Los sistemas de comunicación segura en Internet, por ejemplo, es probable que pronto dependerán de los protocolos de seguridad cuánticos, que podrían romperse o ser”hackeados” si es que los métodos de viaje en bucle del tiempo de Wilde fueran correctos.
“Si un adversario, si una persona con malas intenciones, tuviera acceso a estos bucles de tiempo, entonces podría romper la seguridad de la distribución de claves cuánticas”, dijo Wilde. “Esa es una manera de interpretarlo. Pero es una muy fuerte la implicación práctica debido a que el gran impulso de la comunicación cuántica es la manera segura de comunicarse. Creemos que ésta es la forma más fuerte de cifrado que está ahí fuera, porque se basa en principios físicos”.
Hoy, cuando acceda a su Gmail o Facebook, su contraseña y el cifrado de información no se basan en los principios físicos de seguridad en mecánica cuántica, sino más bien en el supuesto de cálculo que le es muy difícil a los “hackers”, contra el factor de producto matemático de números primos, por ejemplo. Pero los físicos y científicos de la computación están trabajando para asegurar las comunicaciones críticas y sensibles, utilizando los principios de la mecánica cuántica. Tal cifrado se cree que es irrompible, esto es, siempre y cuando los piratas informáticos no tengan acceso a las curvas cerradas de los bucles tipo tiempo de Wilde.
“Esta capacidad de copiar la información cuántica libremente puede convertir a la teoría cuántica en una teoría clásica efectiva en la que, por ejemplo, los datos clásicos que se cree están asegurados por la criptografía cuántica podrían ya no estar a salvo”, dijo Wilde. “Parece que deberá haber una revisión del modelo de Deutsch para resolver las diversas paradojas de viaje en el tiempo, y a la vez en procesamiento de información cuántica, que aún no lleva a resultados tan notables. Sin embargo, nadie ha ofrecido un modelo que cumpla con estos dos requisitos. Este es el objetivo de la investigación abierta”.
