Normalmente, Se asume que la influencia causal va en un solo sentido —de causa a efecto— y nunca regresa del efecto a la causa — el sonido de una campana no causa la presión del botón que lo activó. Ahora, investigadores de la Universidad de Oxford y la Université libre de Bruxelles han desarrollado una teoría de la causalidad en la teoría cuántica, según el cual las relaciones de causa-efecto a veces pueden formar ciclos. Esta teoría ofrece una comprensión novedosa de procesos exóticos en los que los eventos no tienen un orden causal definido. El estudio ha sido publicado en Comunicaciones de la naturaleza .

Una de las formas en que la teoría cuántica desafía las intuiciones clásicas es desafiando nuestras ideas de causalidad. El entrelazamiento cuántico se puede utilizar para producir correlaciones entre experimentos distantes que se sabe que evaden explicaciones causales satisfactorias dentro del marco de los modelos causales clásicos. Es más, Se espera que una unificación de la teoría cuántica y la gravedad permita situaciones en las que la estructura causal del espacio-tiempo está sujeta a indefinición cuántica, sugiriendo que los eventos no necesitan ser ordenados causalmente en absoluto.

Recientemente, un equipo de investigadores de Oxford y Bruselas ha desarrollado una teoría de la causalidad en la teoría cuántica, en el que los conceptos causales se definen en términos intrínsecamente cuánticos en lugar de pertenecer a un nivel clásico emergente de resultados de medición. Esto ha ofrecido una comprensión causal de las correlaciones producidas por estados entrelazados. Ahora, han generalizado la teoría para permitir que la influencia causal vaya en ciclos, proporcionar una comprensión causal de los procesos con eventos en un orden causal indefinido.

"La idea clave detrás de nuestra propuesta es que las relaciones causales en la teoría cuántica corresponden a la influencia a través de las llamadas transformaciones unitarias; estos son los tipos de transformaciones que describen las evoluciones de los sistemas cuánticos aislados. Esto es muy análogo a un enfoque de los modelos causales clásicos. que asume el determinismo subyacente y sitúa las relaciones causales en dependencias funcionales entre variables, ", dice Jonathan Barrett de la Universidad de Oxford. La idea principal del nuevo estudio es aplicar el mismo principio a los procesos en los que el orden de las operaciones puede ser dinámico o incluso indefinido, como una gran clase de estos procesos puede entenderse como surgidos de transformaciones unitarias, también, pero no los que se desarrollan en una secuencia ordinaria.

"Previamente, Los procesos con un orden causal indefinido se consideraban típicamente simplemente incompatibles con cualquier explicación causal. Nuestro trabajo muestra que una clase importante de ellos, aquellos que pueden entenderse como surgidos de procesos unitarios y que se cree que son los que podrían tener una realización física en la naturaleza, podrían, De hecho, ser visto como teniendo una estructura causal definida, aunque uno que involucre ciclos, "dice Robin Lorenz, un autor correspondiente del estudio. "La idea de estructuras causales cíclicas puede parecer contradictoria, pero el marco del proceso cuántico dentro del cual se formula garantiza que está libre de paradojas lógicas, como la posibilidad de retroceder en el tiempo y matar a su yo más joven, "explica Ognyan Oreshkov de la Université libre de Bruxelles.

"Exóticos como parecen, se sabe que algunos de estos escenarios tienen realizaciones experimentales en las que las variables de interés se deslocalizan en el tiempo ".

¿Significa esto que el espacio-tiempo no tiene la estructura causal acíclica que normalmente se supone que tiene? No exactamente, ya que en los experimentos mencionados los eventos que están relacionados causalmente de manera cíclica no son locales en el espacio-tiempo. Sin embargo, los investigadores creen que la estructura causal del espacio-tiempo en sí podría volverse cíclica de esta manera cuántica en la intersección de la teoría cuántica y la relatividad general, donde se esperan procesos análogos a los realizables en el laboratorio, pero siendo los eventos locales en sus respectivos marcos de referencia espaciotemporales.