¿Qué vino primero, el huevo o la gallina? La física cuántica tiene la respuesta
La paradoja fue propuesta ya por pensadores en la antigua Grecia.
¿Cuál es la causa y cuál el efecto? ¿Qué vino primero, el huevo o la gallina?
Científicos de la Universidad de Queensland en Australia y del Instituto NÉEL en Francia probaron que, en física cuántica, tanto el huevo como la gallina son los primeros.
"La extrañeza de la mecánica cuántica significa que los eventos pueden suceder sin un orden establecido", señaló la física Jacqui Romero, del Centro de Excelencia de ARC para Sistemas de Ingeniería Cuántica en la Universidad de Queensland.
"Tomemos el ejemplo del viaje diario al trabajo, donde viajas parte en autobús y parte en tren. Normalmente, tomarías el autobús y luego el tren, o al revés. En nuestro experimento, ambos eventos pueden ocurrir primero y eso se conoce como ‘orden causal indefinido‘, no es algo que observemos en nuestra vida diaria".
Superposición
Para observar este efecto en el laboratorio, los investigadores usaron una configuración llamada interruptor cuántico fotónico.
"En nuestro experimento, con lo que se conoce como un interruptor cuántico, el orden de dos eventos depende de lo que llamamos un control", explicó Romero a BBC Mundo.
"Piensa por ejemplo en la idea de los bits de computadoras que pueden tener el valor de 0 o de 1. En nuestro experimento, si el valor de control es 0, A sucede antes que B. Y si el valor de control es 1, B sucede antes que A".
"Lo que sucede es que en física cuántica podemos tener bits en superposición, lo que significa que su valor es 0 y 1 al mismo tiempo, por lo que en cierto sentido podemos decir que el valor del bit es indefinido".
"Y debido al valor indefinido del control, que a su vez determina el orden, podemos decir que hay un orden indefinido entre los eventos A y B".
Usualmente, de las expresiones "A sucede antes que B" o "B sucede antes que A" solamente una puede ser cierta.
La realidad es distinta en la física cuántica. "Si las dos expresiones pueden ser ciertas tenemos lo que se conoce como orden causal indefinido".
Fotones
El experimento registró transformaciones o "cambios en la forma de partículas de luz o fotones (por ejemplo, forma de rosquilla o forma de flor).
Y los cambios dependían a su vez de una de las propiedades de la luz, la polarización (la dirección en que se mueve un campo eléctrico)", señaló Romero a BBC Mundo.
Los eventos A y B en el experimento son entonces transformaciones en la forma del fotón y el orden en que suceden esas transformaciones son controlados por la polarización.
"Hay muchas posibilidades para las transformaciones en la forma (muchas As y Bs posibles), pero las correlaciones entre las opciones de transformaciones y la polarización tienen un límite. En el experimento violamos ese límite, y concluimos que hay un orden indefinido entre A y B".
Computadoras más rápidas
El experimento es una demostración de principio, pero a una escala mayor, el orden causal indefinido puede tener aplicaciones prácticas reales, como hacer las computadoras más eficientes o mejorar la comunicación.
"Hay un experimento en Viena, en el que mostraron que el orden causal indefinido tiene ventajas para un tipo de problema computacional", afirmó Romero.
"Esencialmente, mientras que en general se precisan dos partículas par hacer una operación de computación, con un interruptor cuántico sólo precisas una".
"El otro avance que me entusiasma mucho es el de la teoría planteada por Giulio Chiribella, (uno de las investigadores más reconocidos en información cuántica), quien demostró que usando un interruptor cuántico es posible la comunicación aún en un canal con múltiples interferencias. Piensa por ejemplo en superar el ruido de una línea telefónica que confunde todo".
Mi hijo de 4 años…
Romero y sus colegas utilizaron para explicar su estudio la paradoja del huevo y la gallina.
"El huevo y la gallina es en realidad una metáfora. En la literatura popular siempre se pregunta qué fue primero. Y lo que probamos con este experimento, en que ‘A sucede antes que B’ y ‘B sucede antes que A’ pueden ser ciertos al mismo tiempo, es que ¡los dos eventos ocurren primero!"
Romero reconoce que el experimento del interruptor cuántico es algo artificial que no parece relacionarse con el día a día.
"Lo diseñamos de esa manera. Pero en nuestra vida diaria, aún tenemos causas antes que efectos. Y tenemos ese concepto desde que somos niños. Mi hijo de 4 años piensa que el Sol sale si él duerme".
"Así que en cierto sentido podrías decir que causa y efecto son una forma de pensar, de conectar cosas para que el mundo tenga sentido para nosotros".
En el experimento A y B no son causa y efecto, son independientes.
"Pero demostramos que el orden puede ser indefinido, de forma que si A fuera la causa y B el efecto deberíamos concluir que también la causalidad puede ser indefinida", afirmó la física de la Universidad de Queensland.
¿Lograremos algún día explicar cómo es posible que el mundo cuántico se comporte de una forma tan diferente a lo que vemos día a día? ¿Y experimentar el orden causal indefinido?
"Tal vez cuando lleguemos a un punto en la física en que logremos conciliar la física cuántica (en la que hay superposición) con la relatividad general (la teoría del espacio tiempo), logremos eso".
El estudio fue publicado en la revista Physical Reviews Letters de la Sociedad de Física Estadounidense.
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