La Mecánica Cuántica Desafía el Orden Causal, Según Confirma un Experimento

Por: William Brown, Biofísico e investigador de Resonance Science Foundation 

Un experimento ha confirmado que la mecánica cuántica permite que los sucesos ocurran sin un orden causal definido. El trabajo ha sido realizado por Jacqui RomeroFabio Costa y sus colegas de la Universidad de Queensland, en Australia, quienes afirman que comprender mejor este orden causal indefinido podría ofrecer una vía hacia una teoría que combine la teoría general de la relatividad de Einstein con la mecánica cuántica.

En la física clásica -y en la vida cotidiana- existe una estricta relación causal entre sucesos consecutivos. Si un segundo suceso (B) ocurre después de un primer suceso (A), por ejemplo, entonces B no puede afectar al resultado de A. Esta relación, sin embargo, se rompe en la mecánica cuántica porque la dispersión temporal de la función de onda de una partícula puede ser mayor que la separación en el tiempo entre A y B. Esto significa que el orden causal de A y B no siempre puede ser distinguido por una partícula cuántica como un fotón.

En su experimento, Romero, Costa y sus colegas crearon un "interruptor cuántico", en el que los fotones pueden tomar dos caminos. Un camino implica ser sometido a la operación A antes de la operación B, mientras que en el otro camino B ocurre antes de A. El orden en que se realizan las operaciones está determinado por la polarización inicial del fotón al entrar en el interruptor.

El experimento consiste en utilizar un divisor de haz polarizado, que envía fotones de distintas polarizaciones por caminos diferentes. La fuente de fotones está polarizada en diagonal con respecto al divisor de haz, lo que significa que hay un 50% de posibilidades de que un fotón tome cualquiera de las dos rutas.

Fuera de orden

A continuación se recombinan las dos trayectorias y se mide la polarización de los fotones. Las operaciones A y B están diseñadas de forma que el orden en que se aplican a los fotones afecta a la polarización de los fotones de salida, si el sistema tiene una causalidad definida.

El equipo hizo el experimento utilizando varios tipos diferentes de operación para A y B y en todos los casos encontraron que la polarización medida de los fotones de salida era consistente con que no había un orden causal definido entre cuando se aplicaba A y B. De hecho, las mediciones respaldaron el orden causal indefinido con una enorme significación estadística de 18σ, mucho más allá del umbral de 5σ que se considera un descubrimiento en física.

Además de establecer una conexión experimental entre la relatividad y la mecánica cuántica, los investigadores señalan que su conmutador cuántico podría encontrar uso en las tecnologías cuánticas. "Esto es sólo una primera prueba de principio, pero a mayor escala el orden causal indefinido puede tener aplicaciones prácticas reales, como hacer que los ordenadores sean más eficientes o mejorar la comunicación", dice Costa.

La investigación se describe en Physical Review Letters.

Artículo: Physics World Original Article

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