Un grupo internacional de físicos logró invertir el curso del tiempo para un par de partículas interconectadas. Los investigadores han demostrado que para los qubits cuánticos interconectados (bits cuánticos) la segunda ley de la termodinámica se viola espontáneamente, según la cual en los sistemas aislados todos los procesos van solo en la dirección de aumentar la entropía. Esto se informa en una preimpresión publicada en el repositorio arXiv.org.
De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, el tiempo va solo en una dirección, en la cual el desorden (entropía) aumenta en los sistemas macroscópicos. Por ejemplo, el calor se transfiere de los cuerpos calientes a los fríos, pero nunca de los cuerpos fríos a los calientes. La unidireccionalidad se explica en términos estadísticos, ya que hay muchos más estados de desorden en los que pueden estar los cuerpos que los ordenados. La inversión de la flecha del tiempo, es decir, la transición del desorden al orden, es por tanto mucho menos probable.
Sin embargo, en los sistemas cuánticos, dicha transición se considera factible. Se muestra que para un sistema que consta de dos qubits interconectados (correlacionados), que son partículas con espín medio entero, la flecha del tiempo es capaz de revertirse. Los científicos que utilizan la resonancia magnética nuclear, en la que los núcleos de los átomos absorben energía electromagnética, "calentaron" ambos qubits a diferentes temperaturas, cambiando la energía de sus espines. Después de eso, los físicos rastrearon experimentalmente los cambios en su temperatura y, por lo tanto, determinaron la dirección del flujo de calor.
Los núcleos de carbono 13 e hidrógeno en una solución de cloroformo se tomaron como qubits. La solución se colocó dentro de un imán superconductor, que generó un campo electromagnético estático dirigido en dirección longitudinal. El sistema de partículas interconectadas se manipuló utilizando campos de radiofrecuencia transversales. Los científicos han seguido el proceso de transferencia de energía entre núcleos en una escala de varios milisegundos, que es mucho menor que el tiempo que tarda la correlación en romperse.
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Los investigadores encontraron que en la condición en que las partículas no están interconectadas, la flecha del tiempo tiene la dirección habitual. Un qubit frío se calentó y uno caliente se enfrió. En el caso en que los qubits estaban correlacionados, es decir, entrelazados cuánticos, el calor fluía espontáneamente en la dirección opuesta. Según los científicos, este fenómeno también debería ocurrir en sistemas que constan de un mayor número de partículas interconectadas.
