El tiempo siempre pareció imparable, pero la ciencia y la física cuántica empiezan a desafiar esa idea. Un equipo de investigadores logró invertir la evolución de un sistema cuántico en un laboratorio. Con este avance quedará preguntarnos cómo entendemos desde ahora el tiempo y la irreversibilidad.

La ciencia demuestra que el tiempo puede retroceder

Desde hace más de un siglo, los científicos saben que la irreversibilidad del tiempo no es un misterio menor. La Segunda Ley de la Termodinámica dicta que la entropía siempre aumenta, pero en sistemas cuánticos hay grietas en esa regla. Experimentos con partículas individuales y hasta con demonios de Maxwell cuánticos demostraron que la producción de entropía puede ser negativa, aunque solo de manera local y por tiempo limitado.

Pero lo que este trabajo, publicado en Nature, de investigadores rusos y estadounidenses logró es un paso más: hacerlo funcionar en la práctica usando la computadora cuántica pública de IBM.

En sistemas cuánticos, la entropía puede disminuir localmente, rompiendo la regla clásica de la Segunda Ley de la Termodinámica. Experimentos muestran que invertir el tiempo es casi imposible en la naturaleza.

"El proceso de conjugación compleja necesario para invertir el tiempo es exponencialmente improbable en la naturaleza, pero puede ser ejecutado mediante un algoritmo cuántico", sostuvieron. En otras palabras, la inversión del tiempo no ocurre sola, pero puede inducirse de manera controlada.

El experimento se enfocó en sistemas mínimos: un electrón interactuando con una impureza de dos niveles. Incluso allí, la evolución temporal generó una complejidad suficiente para que la inversión espontánea del tiempo sea prácticamente imposible.

Así que, si los sistemas más simples muestran irreversibilidad, los sistemas más complejos, como moléculas o galaxias, están todavía más condenados a avanzar hacia adelante.

Cómo se invierte el tiempo en una computadora cuántica

El equipo armó circuitos cuánticos de 2 y 3 qubits que simulan la dispersión de partículas y su interacción con la impureza. La clave está en combinar operaciones unitarias y conjugación compleja, logrando que la evolución temporal se "rebobine". Tras más de 8.000 ejecuciones, los resultados confirmaron que el sistema podía volver al estado inicial, aunque con errores inevitables por la decoherencia y las limitaciones de las puertas CNOT de IBM.

Esto tiene aplicaciones concretas: se puede verificar si un cálculo cuántico se realizó correctamente, algo casi imposible de comprobar en sistemas grandes. "Tener en manos un algoritmo de inversión temporal es, en principio, un método para testear programas cuánticos".

Usando circuitos cuánticos de 2 y 3 qubits, los científicos lograron invertir estados iniciales parcialmente. Esto permite verificar cálculos cuánticos y explorar la irreversibilidad desde un enfoque práctico y controlado.

Aparte de demostrar que la manipulación del tiempo es posible en sistemas cuánticos controlados, este avance también ofrece una herramienta para explorar la irreversibilidad desde un ángulo nuevo.

La pregunta que queda es: ¿el tiempo siempre avanza o solo nos parece irreversible porque todavía no tenemos el control completo sobre la mecánica cuántica? Lo cierto es que este experimento nos acerca un poco más a entenderlo.