Teoría cuántica de forma simétrica en el tiempo

Para entender este principio, los autores del nuevo estudio analizan lo que el concepto de elección en el contexto de la teoría cuántica significa realmente. Por ejemplo, pensamos que un experimentador puede elegir qué medición realizar en un sistema dado, pero no el resultado de la medición. Correspondientemente, de acuerdo con el principio de causalidad, la elección de la medición se puede correlacionar con resultados de mediciones sólo en el futuro, mientras que el resultado de una medición se puede correlacionar con resultados de mediciones tanto pasadas como futuras.

Los investigadores sostienen que la propiedad que determina que interpretemos la variable que describe la medida como dependiente de la elección del experimentador, mientras que el resultado no lo es, es que puede ser conocida antes de que la medición se realice.

Desde esta perspectiva, el principio de causalidad se puede entender como una limitación a la información disponible sobre las diferentes variables en diferentes momentos. Esta limitación no es simétrica en el tiempo ya que tanto la elección de la medición como el resultado de una medición pueden ser conocidas a posteriori. Esto, de acuerdo con el estudio, es la esencia de la asimetría implícita en la formulación estándar de la teoría cuántica.

“La teoría cuántica ha sido formulada sobre la base de conceptos asimétricos que reflejan el hecho de que podemos conocer el pasado y estamos interesados ​​en la predicción del futuro. Pero el concepto de probabilidad es independiente del tiempo, y desde una perspectiva de la física tiene sentido tratar de formular la teoría en términos fundamentalmente simétricos”, dice Ognyan Oreshkov, el autor principal del estudio.

En la formulación simétrica en el tiempo de la teoría cuántica que se desprende de este enfoque, el principio de la causalidad y la flecha psicológica del tiempo surgen de lo que los físicos llaman condiciones de contorno -parámetros con base en los cuales la teoría hace predicciones, pero cuyos valores podrían ser arbitrarios en principio. Así, por ejemplo, de acuerdo con la nueva formulación, es concebible que en algunas partes del universo la causalidad pueda ser violada.

Otra consecuencia de la formulación simétrica en el tiempo es una extensión de un teorema fundamental de Wigner, que caracteriza a la representación matemática de simetrías físicas y es fundamental para la comprensión de muchos fenómenos, tales como qué partículas elementales pueden existir.

El estudio muestra que en la nueva formulación las simetrías se puede representar en formas no permitidas por la formulación estándar, lo que podría tener consecuencias físicas de gran alcance. Una posibilidad especulativa es que tales simetrías pueden ser relevantes en una teoría de la gravedad cuántica, ya que tienen la forma de las transformaciones que se han conjeturado que ocurren en presencia de agujeros negros.

“Nuestro trabajo demuestra que si creemos que la simetría del tiempo debe ser una característica de las leyes fundamentales de la física, tenemos que considerar la posibilidad de fenómenos más allá de lo concebible en teoría cuántica estándar. Que existan tales fenómenos y dónde podríamos buscarlos es una gran pregunta abierta”, explica Oreshkov.