Viajes cuánticos al pasado...

¿Para qué se necesita una teoría cuántica de la gravedad?

Para evitar los viajes cuánticos al pasado

La teoría de la gravedad de Einstein no prohíbe viajar en el tiempo hacia el pasado (curvas temporales cerradas).

En sistemas macroscópicos parece imposible y se asume la existencia de principios (”censores cósmicos”) que evitan su existencia

(básicamente que nada puede superar la velocidad de la luz).

Sin embargo, cuando se unen la mecánica cuántica y la teoría de la gravedad la cosa cambia y no sabemos cómo evitar que un estado cuántico viaje al pasado.

¿Algún problema?

Bueno, si fuera posible, los sistemas de cifrado cuántico, supuestamente absolutamente seguros, no lo serían, como nos cuenta David Lindley en

“Time Travel Beats Quantum Mechanics,”

Physical Review Focus, 2 June 2009, haciéndose eco del artículo técnico de

Todd A. Brun, Jim Harrington, Mark M. Wilde,

“Localized Closed Timelike Curves Can Perfectly Distinguish Quantum States,”

Physical Review Letters 102: 210402, 2009 (ArXiv preprint).

La existencia de curvas temporales cerradas (”closed timelike curves”, CTCs)

en un contexto cuántico no es un problema para la mayoría de los

investigadores ya que se cree que la teoría “correcta” de la gravedad cuántica evitará la existencia de este tipo de “inconsistencias” en nuestro conocimiento actual. Pero realmente será así. Todavía, nadie lo sabe.

El trabajo de Todd Brun et al. muestra que un espía podría utilizar curvas temporales cerradas (CTCs) para descifrar “al vuelo” los mensajes codificados utilizando cualquier sistema de criptografía cuántica sin que ni el emisor ni el receptor se dieran cuenta.

La paradoja del abuelo, viajas al pasado y matas a tu abuelo, parece que prohíbe terminantemente la existencia de CTCs.

Desde el punto de vista clásico todo el mundo lo tiene muy claro.

Pero en 1991, David Deutsch de la Universidad de Oxford, Gran Bretaña, publicó un artículo en el que demostraba que las curvas temporales cerradas para ciertos estados cuánticos pueden evitar esta paradoja.

Más aún, utilizando técnicas de teoría cuántica de la computación demostró que estas paradojas no pueden darse en un contexto cuántico.

Ello no quita que las CTCs tengan otro tipo de ”defectos” cuánticos, como violaciones de la unitariedad y del principio de correspondencia, pero que nos parecen menos “antiintuitivos.”

Además, también son computacionalmente interesantes, permitiendo,

por ejemplo, la clonación de estados cuánticos.

El artículo técnico es David Deutsch,

“Quantum mechanics near closed timelike lines,”

Phys. Rev. D 44: 3197-3217, 1991.

Sin entrar en detalles técnicos, lo más importante es que este trabajo apunta a la necesidad de una teoría cuántica de la gravedad en un contexto práctico

(ya hay sistemas de cifrado cuántico comerciales)

muy diferente al razonamiento habitual que requiere dicha teoría sólo para entender las singularidades ocultas en los agujeros negros o los primeros estadios de la Gran Explosión en cosmología teórica,

muy alejados de lo experimentalmente verificable en laboratorio.