Teletransportacion y viaje en el tiempo.

27 09 2009

Viajes hacia el Futuro

En los comienzos de la Física Moderna, Isaac Newton creía que el tiempo era universal, era una magnitud absoluta, es decir, es un escalar que cuya medida es idéntica para todos los observadores. En 1905, Einstein presentó la Teoría de la Relatividad Especial, donde introdujo el efecto de los gemelos. Los satélites que orbitan alrededor de la Tierra, en órbita geoestacionaria (36.000 km), lo hacen a tan elevadas velocidades (9.500 km/h) que sus relojes marcan el tiempo más despacio que los relojes que están sobre la Tierra, aumentando la diferencia horaria entre la Tierra y los satélites cuanto más tiempo pasa.

En la mecánica relativista el tiempo depende del sistema de referencia donde esté situado el observador y de su estado de movimiento, y es considerado como una dimensión más del espacio. Si un hermano estuviese en el interior de dicho satélite, cuando regresase a la tierra descubriría que su hermano ha envejecido. Realmente lo que habría pasado, aplicando la Teoría de la Relatividad, es que su tiempo ha pasado más despacio que el de su hermano en la Tierra.

El viaje en el tiempo es siempre posible hacia el futuro. De hecho, mientras estás leyendo estás líneas te encuentras inmerso en un trepidante viaje hacia el futuro, por situarte sobre la Tierra, que se encuentra en movimiento con respecto al sistema de referencia del Sol o de la Vía Láctea, o en definitiva, del universo. Este fenómeno se pone más de manifiesto a velocidades relativistas, y puede ser observado en los aceleradores de partículas, instrumentos donde partículas cargadas son aceleradas a velocidades cercanas a la de la luz (c), límite máximo de cualquier partícula según la relatividad especial, con lo que dichas partículas, de corta vida, “viven” por un tiempo mucho mayor del normal bajo nuestro sistema de referencia.

Viajes hacia el Pasado

Sin embargo, por máquina del tiempo entendemos un instrumento para moverse en el tiempo, con independencia de cual sea su sentido. El viaje hacia atrás en el tiempo, aunque no haya limitaciones por parte de las leyes físicas conocidas, plantea serias dudas debido a las paradojas causales que plantea, es decir, la información sería recibida antes de ser mandada, así la causa puede ser observada después del efecto, lo que implicaría a su vez para su consecución, la superación de la velocidad de la luz.

Científicos del “NEC Research Institute at Princeton” afirman haber logrado pulsos de luz,a una velocidad 300 veces superior a c. En Italia, otro grupo de físicos del “Italian National Research Council”afirman haber superado en un 25% la barrera de la velocidad de la luz mediante ondas microondas. Este grupo también especula sobre la posibilidad de transmitir información más rápida que la luz.

Distintos tipos de paradojas son, por ejemplo, la del hombre sin padres, es decir, si al volver atrás en el tiempo, matas a tus padres, entonces ¿cómo podrías haber nacido para matarlos en primer lugar? También está la paradoja del joven que recibe la visita de un hombre que le da el secreto de como realizar una máquina del tiempo. Con el tiempo éste descubre que quien le dio el secreto fue él mismo al hacer un viaje hacia el pasado. ¿De dónde vino la idea de la máquina del tiempo?

El físico norteamericano Kip Thorne fue el primero que a mediados de los años ochenta reflexionó en cómo podría fabricarse una máquina del tiempo, y Davies explicó más tarde cómo la tecnología del siglo XXI facilitaría este cometido. La máquina propuesta por Davies requiere una ingeniería espectacular, la de emplear un acelerador de partículas para crear un agujero de gusano, o “atajo” a través del espacio y el tiempo, lo que supondría un gasto ingente de dinero.

El físico Amos Ori del Instituto de Tecnología de Haifa en Israel ha propuesto un modelo teórico de máquina del tiempo sin la necesidad de usar materia exótica e hipotética para funcionar, como por ejemplo, “la energía negativa”. Amos Ori propone una región vacía de forma toroidal (tipo rosquilla) envuelta por una esfera de materia ordinaria. La distorsión del espacio tiempo provendría de una gran masa exterior como podría ser un agujero negro. Para ir al pasado el crononauta circularía dentro del toro retrocediendo una fracción de tiempo con cada órbita.

Teletransportacion

Cuando los científicos hablan de “teletransportación”, se refieren a la transferencia de estados cuánticos, que son propiedades físicas como la energía, el movimiento y el campo magnético del átomo. Uno de los inconvenientes que presenta la cuántica es el principio de incertidumbre de Heisenberg que establece que, a escalas microscópicas, cuanta mayor precisión se tenga en medir la posición de una partícula, menor precisión se tendrá para determinar su velocidad, y viceversa.

La idea de la teletransportación no es nueva y se remonta a 1993, cuando el físico Charles Bennet y un equipo de investigadores de IBM confirmaron que la teleportación del quantum era posible, es decir, que el estado cuántico de un objeto, es decir, su estructura más elemental, podía en teoría ser teletransportada. En realidad, de lo que se habla es de transportar su estructura, es decir, su esencia última, y no la materia del objeto, que permanece inamovible tanto en el punto de partida como de llegada.

En 2002, científicos de la Universidad Nacional de Australia consiguieron desintegrar un rayo láser y hacerlo aparecer, casi instantáneamente, un metro más lejos. Un año después, el equipo del profesor Nicolas Gisin, de la Universidad de Ginebra, consiguió transferir las propiedades de un fotón a otro fotón que estaba distante dos kilómetros.

Físicos austriacos, dirigidos por el profesor Rainer Blatt de la Universidad de Insbruck, así como el equipo de científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Boulder (Colorado), lograron, en 2004, teletransportar “estados cuánticos” entre átomos de dos formas diferentes, lográndolo así, por primera vez, con partículas masivas. Esta diferencia de proceder abrió el camino a nuevas posibles variantes para conseguirlo.

En 2005, el profesor Eugene Polzik y su equipo del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague en Dinamarca, junto con el Max-Planck Institut for Quantum Optics de Alemania, dirigido por el español Juan Ignacio Cirac Sasturain, consiguieron teletransportar un objeto atómico macroscópico (muy pequeño pero visible para el ojo humano sin microscopio), es decir, teletransportaron el estado cuántico de hasta 500 fotones a varios billones de átomos. La transmisión de información cuántica se realizó a distancias de 100 km, usando la luz como vehículo, con unos resultados en los niveles de éxito en las transmisiones de 70%.

Entrelazamiento o Entanglement

La consecución de la teletransportación se debe al entrelazamiento cuántico. Esta propiedad, predicha ya en 1935 por Einstein, Podolsky y Rosen (en lo sucesivo EPR) en su formulación de la llamada paradoja EPR, en un principio planteada por sus autores como un argumento en contra de la mecánica cuántica. Los sistemas físicos que sufren entrelazamiento cuántico son típicamente sistemas microscópicos, pues en el ámbito macroscópico esta propiedad se pierde en general debido al fenómeno de la decoherencia.

Dos fotones que nacen de una misma fuente coherente estarán entrelazados. Entonces, lo que le ocurra a uno de los dos fotones influirá de forma instantánea a lo que le ocurra al otro, aunque estén separados una distancia, dado que sus distribuciones de probabilidad están indisolublemente ligadas con la dinámica de ambas. Este hecho, que parece burlar el sentido común, ha sido comprobado experimentalmente, e incluso se ha conseguido el entrelazamiento triple, en el cual se entrelazan tres fotones.

Lo que hacen en el experimento estos fotones gemelos es jugar el papel de terminales para la transmisión. Se coloca la partícula que se quiere teletransportar junto a uno de ellos sufriendo una serie de efectos en este encuentro cuántico, que son medidos por una serie de instrumentos. Estos cambios son registrados por el fotón gemelo, induciéndolos en la partícula que se encuentre junto a él, convirtiéndose en una copia idéntica de la primera partícula así verificada por los instrumentos de medición.

Ordenadores Cuánticos

Los resultados de los experimentos en teletransportación suponen un gran avance en el campo de la computación cuántica, al representar un gran progreso en la búsqueda de computadoras ultra-rápidas que podrán transmitir información a la velocidad de la luz. En las computadoras del futuro, esta información conformaría los qubits, la versión cuántica de los bits digitales (1 y 0) que se utilizan en la actualidad. La importancia de sustituir al fotón por el electrón como medio de transmisión de la información radica en la velocidad, que hará que las computadoras cuánticas sean entre un millón y mil millones de veces más rápidas que la mejor computadora disponible en la actualidad.

Para construir materialmente una computadora cuántica se necesitarían millones de átomos. Cuantos más átomos uno quiere controlar, más difícil se hace mantener los estados, ya que la interacción con el medio ambiente destruye el entrelazamiento e impide que la computadora funcione. Esto hace que la teletransportación de personas todavía pertenezca a la ciencia ficción…

Fuente: explayandose.zoomblog.com