Las teorías de la mecánica cuántica y la gravedad son conocidas por ser incompatibles, a pesar de los esfuerzos de decenas de físicos durante los últimos cincuenta años. Sin embargo, Recientemente, un equipo internacional de investigadores dirigido por físicos de la Universidad de Viena, La Academia de Ciencias de Austria, así como la Universidad de Queensland (AUS) y el Instituto de Tecnología Stevens (EE. UU.) Han combinado los elementos clave de las dos teorías que describen el flujo del tiempo y han descubierto que el orden temporal entre eventos puede exhibir características cuánticas genuinas. .

Según la relatividad general, la presencia de un objeto masivo ralentiza el paso del tiempo. Esto significa que un reloj colocado cerca de un objeto masivo funcionará más lento en comparación con uno idéntico que está más lejos.

Sin embargo, las reglas de la teoría cuántica permiten preparar cualquier objeto en un estado de superposición. Un estado de superposición de dos ubicaciones es diferente a colocar un objeto en una u otra ubicación al azar; es otra forma de que exista un objeto, permitido por las leyes de la física cuántica.

Una de las preguntas abiertas en física es:¿Qué sucede cuando un objeto lo suficientemente masivo como para influir en el flujo del tiempo se coloca en un estado de superposición cuántica?

Este es un tema controvertido:algunos físicos afirman que tales escenarios son fundamentalmente imposibles (algún mecanismo nuevo debe bloquear la formación de la superposición en primer lugar) mientras que otros desarrollan teorías completas basadas en la suposición de que esto es posible.

"Comenzamos abordando una pregunta:¿qué mediría un reloj si estuviera influenciado por un objeto masivo en un estado de superposición cuántica?" explica Magdalena Zych de la Universidad de Queensland.

Los científicos esperaban enfrentar los obstáculos que hacían imposible el escenario, pero sorprendentemente utilizando la física estándar de los libros de texto, pudieron describir exactamente lo que sucede.

Descubrieron que cuando un objeto masivo se coloca en una superposición cuántica en las proximidades de un conjunto de relojes, su orden temporal puede volverse genuinamente cuántico, desafiando cualquier descripción clásica.

Caslav Brukner, El coautor de la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria agregó que el régimen en el que podría surgir el orden del tiempo cuántico está bastante alejado de nuestra experiencia cotidiana, "pero la idea más importante de nuestro trabajo es que el orden de tiempo cuántico es posible, y que da lugar a nuevos efectos físicos ".

Para ilustrar lo que sucede, imagina un par de naves espaciales entrenando para una misión. Se les pide que se disparen entre sí en un momento específico, e inmediatamente encender sus motores para esquivar el ataque de los demás. Si alguno de los barcos dispara demasiado pronto, destruirá al otro, y esto establece un orden de tiempo inconfundible entre los eventos de disparo. Si un agente poderoso pudiera colocar un objeto suficientemente masivo, decir un planeta, más cerca de un barco, ralentizaría el recuento del tiempo. Como resultado, el barco más alejado de la masa disparará demasiado pronto para que el primero escape.

Las leyes de la física cuántica y la gravedad predicen que al manipular un estado de superposición cuántica del planeta, los barcos pueden terminar en una superposición de cualquiera de ellos siendo destruido. Tal estado de superposición, involucrando dos sistemas, se llama entrelazado. El nuevo trabajo muestra que el orden temporal entre los eventos puede exhibir superposición y entrelazamiento, características genuinamente cuánticas de particular importancia para probar la teoría cuántica frente a alternativas. El resultado ahora se puede utilizar como un campo de pruebas teórico para marcos de gravedad cuántica, y así ayudar a avanzar en la formulación de la teoría correcta de la gravedad cuántica.

El estudio también será relevante para futuras tecnologías cuánticas. Las computadoras cuánticas que explotan el orden cuántico de realizar operaciones podrían vencer a los dispositivos que operan usando solo secuencias fijas. Las implementaciones prácticas del orden temporal cuántico no requieren condiciones extremas, como planetas en superposición, y pueden simularse sin el uso de la gravedad. El descubrimiento de las propiedades cuánticas del tiempo puede conducir a mejores dispositivos cuánticos en la próxima era de las computadoras cuánticas.