En un sistema termodinámico clásico, la corriente de calor fluye del cuerpo más caliente al más frío y la electricidad del voltaje más alto al más bajo. Pero como ya nos va resultando familiar, en el mundo cuántico reina la desobediencia y este estado puede ser cambiado: según un equipo de científicos internacionales, el flujo de energía y partículas puede ser invertido si un observador cuántico se inserta en el sistema.

Este es el principal resultado obtenido por el grupo de investigadores de la Universidad del País Vasco (España), el Instituto Max Planck PMSD y el centro BCCMS de Bremen (Alemania) que han publicado su estudio en npj Quantum Materials.

En objetos macroscópicos como una corriente de agua, observar la corriente no afecta el flujo del agua y, de acuerdo con las leyes de la termodinámica clásica, este flujo tendría lugar desde la parte superior a la parte inferior del sistema. Sin embargo, en los sistemas cuánticos, el proceso de observación cambia el estado del sistema, y esto hace que sea más probable que la corriente fluya en una dirección u otra, aseguran los investigadores.

Insertar un observador en el sistema actúa como un obstáculo, como si cerrara el canal en una tubería a través de la que fluye el agua, de tal modo que la carga comienza a acumularse y se mueve en dirección opuesta. Estos cambios en la dirección de la corriente también se puede hacer de manera controlada. Dependiendo de dónde se inserta el observador, el flujo puede ser modificado, pero hay áreas específicas en el dispositivo en las que, a pesar de mirar, la dirección no cambia.

El control del calor y la corriente de las partículas de esta manera podría abrir la puerta a varias estrategias para diseñar dispositivos de transporte cuánticos con control de direccionalidad de la inyección de corrientes con aplicaciones en termoeléctricas, spintrónica, fonónica o detección. Pero los autores consideran que estas aplicaciones están muy lejos, porque ven limitaciones en el diseño de los observadores: el tipo de dispositivo que habría que diseñar existe y aseguran que producirlo sería factible, pero por el momento, no hay posibilidad de hacerlo de manera controlada. Por eso, el grupo de investigación está ahora explorando mecanismos que sirvan de alternativa a los observadores cuánticos logrando efectos similares.

La mecánica cuántica nos trae de cabeza y dentro de su extrañeza, otra de sus particularidades más sorprendentes podría ser esta: la causación puede correr hacia atrás en el tiempo, tanto como hacia adelante. Es decir, el futuro, como sabemos, está influenciado por el pasado, pero también al contrario. La retrocausalidad es el equivalente, en partículas, de tener un dolor de estómago hoy, por culpa del mal almuerzo de mañana.

El mayor escollo que tiene la retrocausalidad es que necesita una reinterpretación completa de la física cuántica. Con este objetivo, Matthew S. Leifer de la Universidad Chapman en California (EE. UU.) y Matthew F. Pusey del Instituto Perimeter de Física Teórica de Ontario (Canadá), examinaron más de cerca algunos supuestos básicos de esta disciplina y desarrollaron un modelo, publicado en junio en Proceedings of The Royal Society A, que determina que, a menos que podamos demostrar por qué el tiempo siempre debe ir adelante, las mediciones hechas a una partícula podían reflejarse tanto ahora como en el futuro.

Fuente: npj Quantum Materials