"El huevo y la gallina es una metáfora. Lo que probamos con este experimento es que... ¡los dos eventos ocurren primero!", explicó la física Jacqui Romero.
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.
"En física cuántica podemos tener bits en superposición, lo que significa que su valor es 0 y 1 al mismo tiempo".
"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 ó 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 investigadores usaron un interruptor cuántico fotónico en el que eventos A y B son transformaciones en la forma de un fotón.
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 son 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.
¿Lograremos algun día explicar cómo es posible que el mundo cuántico se comporte de una forma tan diferente a lo que vemos día a día?
"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 comunicacion 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!"
"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".
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 nuestra vida diaria, aun tenemos causa antes que efecto. 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.
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.090503