¿Quién dijo que el caos cuántico es eterno? Los científicos encontraron el botón de "poner orden"

La segunda ley de la termodinámica es uno de los postulados fundamentales de la física que explica por qué los sistemas cerrados tienden, con el tiempo, a un estado más caótico. Fue formulada en el siglo XIX por el científico francés Sadi Carnot y desde entonces se ha convertido en la base de nuestra comprensión de los procesos que ocurren en el macromundo.

Sin embargo, la mecánica cuántica, que describe el comportamiento de las partículas más pequeñas, durante mucho tiempo quedó fuera de tales leyes universales. Uno de sus fenómenos clave y, al mismo tiempo, más enigmáticos sigue siendo el entrelazamiento cuántico: una estrecha interconexión entre partículas que se mantiene sin importar la distancia que las separe.

La esencia de este efecto es que al medir las propiedades de un objeto, se pueden conocer instantáneamente los parámetros de otro, incluso si están separados por millones de kilómetros. Precisamente gracias a esta extraña propiedad hoy se desarrollan áreas como la teletransportación cuántica, la criptografía moderna y los sistemas informáticos innovadores.

A pesar de los avances en las aplicaciones prácticas, los aspectos teóricos del entrelazamiento durante mucho tiempo no se comprendían completamente. Los científicos han notado desde hace tiempo que el comportamiento de los sistemas cuánticos presenta analogías con las leyes de la termodinámica clásica, por ejemplo, con el concepto de entropía, que refleja el grado de incertidumbre o caos en un sistema.

Sin embargo, nuevamente, hasta hace poco no existía un análogo estricto de la segunda ley de la termodinámica que describiera cómo cambia el entrelazamiento en diferentes operaciones. Especialmente difícil era comprender si era posible la reversibilidad de los procesos relacionados con la transformación de estados cuánticos.

En las descripciones científicas de los procesos cuánticos suelen aparecer personajes ficticios —Alicia y Bob. Este recurso ayuda a ilustrar de forma clara cómo interactúan los participantes remotos de estructuras entrelazadas. Se supone que cada uno de ellos puede controlar solo su parte de la estructura común, y para transmitir información utilizan canales de comunicación clásicos, como internet o teléfono. Al mismo tiempo, no tienen la capacidad de influir directamente en la interconexión entre las partículas. En tales condiciones, cualquier transformación se considera irreversible: devolver el estado original sin pérdidas se consideraba imposible durante mucho tiempo.

Un avance llegó con un nuevo estudio publicado el 2 de julio de 2025. Los científicos propusieron la idea de la llamada batería de entrelazamiento. A pesar de su nombre, no se trata de un dispositivo físico, sino de un modelo matemático: un recurso cuántico adicional que puede imaginarse como un "depósito" condicional de conexiones entre partículas. Permite compensar las pérdidas que normalmente ocurren durante las transformaciones de estados entrelazados.

El principio de funcionamiento de la batería recuerda a las fuentes de energía habituales: presta temporalmente la cantidad necesaria de conexiones cuánticas, permitiendo realizar operaciones complejas con las partículas. Tras completar todas las transformaciones, y si se cumplen ciertas condiciones, el sistema puede devolverse a su estado inicial sin pérdidas irreversibles.

Además, el equipo demostró que el método no solo se aplica al entrelazamiento. El concepto puede adaptarse para preservar otros recursos valiosos de la física cuántica, como la coherencia o las características energéticas. Esto abre el camino hacia la creación de un modelo teórico universal para diferentes tipos de procesos cuánticos.

A largo plazo, estos desarrollos podrían influir significativamente en la construcción de redes cuánticas a gran escala que conecten numerosas partículas entrelazadas. Además, una comprensión más profunda de la reversibilidad de los procesos sentará las bases de nuevos estándares de comunicación cuántica y ayudará a aumentar la eficiencia de los sistemas informáticos, así como a mejorar la precisión de las mediciones fundamentales.

Así, tras décadas de investigación, la ciencia se ha acercado a la formación de sus propias y estrictas leyes para el mundo cuántico, análogas a las que desde hace tiempo describen el comportamiento de los objetos físicos a los que estamos acostumbrados.