Desde hace aproximadamente 100 años se ha pensado que las partículas no poseen propiedades claramente definidas hasta que son medidas; en este sentido, esta particularidad cuántica abre el paso para un sinnúmero de paradojas que van más allá de la intuición.
Por ejemplo, existe la posibilidad de que una partícula individual experimente dos secuencias de eventos simultáneamente, de forma que resulta imposible saber cuál de los eventos precedió al otro.
Esto fue comprobado experimentalmente por un equipo de físicos de la Universidad de Queensland, quienes diseñaron un circuito de carreras para la luz que forzó a una sola partícula a atravesar dos vías al mismo tiempo, haciendo imposible determinar el orden en el que se completaron ambas operaciones.
Experimento acaba con la idea de la causalidad lineal
Normalmente, podemos hacer rodar una pelota por una rampa hasta lograr que toque la campana A, para luego hacer sonar la campana B.
De la misma forma, puede alterarse la vía para que la campana B suene antes que la A o, si las circunstancias están dadas, se puede configurar una plataforma para que una campana haga sonar la otra campana.
De esta manera, estamos acostumbrados a que todos los eventos en el Universo tienen un orden establecido a partir del cual un acontecimiento precede al otro, lo que nos permite establecer relaciones causales sin mayor dificultad.
Sin embargo, la realidad puede ser más compleja, puesto que se compone de un sinnúmero de posibilidades antes de que los eventos sean medidos.
A fin de demostrar estos planteamientos, el equipo de físicos desarrolló un equivalente de lo que se conoce interruptor cuántico, en el que ocurren múltiples eventos en tanto una partícula se encuentra superpuesta en todas sus ubicaciones posibles.
En otras palabras, los científicos establecieron una plataforma que se dividió para volver a converger en un interferómetro con acceso a diferentes vías, dependiendo de la polarización de la luz que ingresara.
De esta manera, se supone que la luz que viajase por cada vía del camino se fusionaría e interferiría para crear un patrón distintivo en función de sus propiedades; en este caso, las dos ondas de luz eran, en realidad, el mismo fotón, tomando ambas vías al mismo tiempo.
Antes de que sean objeto de medición, los fotones pueden estar polarizados tanto vertical como horizontalmente, hasta que, luego de medirse, se confirma su cualidad vertical u horizontal, una sobre la otra.
Teniendo en cuenta que la polarización de los fotones indefinidos es vertical y horizontal simultáneamente, en el experimento, el fotón entró en ambas vías, con la versión verticalmente polarizada desplazándose hacia abajo por un canal y la versión con polarización horizontal desplazándose por el otro.
Al seguir los dos caminos, los científicos lograron el equivalente cuántico del fenómeno con campanas mencionado con anterioridad, pues se observaron lentes que cambiaban sutilmente la forma del fotón.
En este sentido, la polarización horizontal tocó la campana A, antes de tocar la campana B, mientras que la polarización vertical tocó la campana B y, posteriormente, la A. Al analizar el patrón de interferencia del fotón reunido, se obtuvieron evidencias de este desorden de secuencias posibles.
Al respecto, los investigadores explican que resulta sencillo imaginar a las dos partículas de luz separadas pasando los lentes en secuencias distintas; no obstante, eso no fue lo que ocurrió. Más bien, este fue un fotón único con dos historias posibles, de las cuales no es posible establecer un orden hasta que es medido.
Por su parte, si bien ambos eventos fueron independientes respecto al cambio cuántico, pudiesen vincularse y afectarse entre sí; el primero pudiese causar el segundo o el segundo pudiese causar el primero.
Finalmente, los investigadores sugieren que estos resultados tienen importantes aplicaciones prácticas en el campo emergente de las comunicaciones cuánticas, pues al evitar canales equipados con interruptores cuánticos pudiese ser posible que la información cuántica pase evitando la superposición de los canales ruidosos.
Referencia: Indefinite causal order in a quantum switch, (2018). https://arxiv.org/abs/1803.04302