La mecánica cuántica es el conjunto de normas que rige el comportamiento de las cosas pequeñas, como las moléculas, los átomos y las partículas subatómicas. Y tiene sus propias leyes físicas, reglas que muchas veces contradicen el mundo a la escala que conocemos, el macroscópico. En la escala de lo infinitamente pequeño, cualquier objeto o ser vivo se compone de un conjunto más o menos numeroso de partículas. Y esas partículas, por separado, son capaces de hacer cosas extraordinarias, como aparecer y desaparecer a voluntad, estar en varios lugares al mismo tiempo, comunicarse de forma instantánea o, incluso, viajar adelante y atrás en el tiempo.

Ahora, matemáticos de las universidades de York, Munich y Cardiff han identificado otra propiedad única de las partículas del mundo cuántico: pueden moverse en sentido opuesto a la dirección en la que se están empujando.

En la vida cotidiana, los objetos viajan en la misma dirección que su impulso: un coche en movimiento hacia delante va hacia adelante y, ciertamente, no hacia atrás. Sin embargo, esto ya no es cierto en escalas microscópicas: las partículas cuánticas pueden ir parcialmente hacia atrás y viajar en la dirección opuesta a su impulso. Esta propiedad única se conoce como backflow (que podría traducirse algo así como ‘flujo de retroceso’ o ‘retroflujo’).

Es la primera vez que esta propiedad se ha encontrado en una partícula donde actúan fuerzas externas. Anteriormente, los científicos sólo eran conscientes de este movimiento en partículas cuánticas «libres», donde ninguna fuerza está actuando sobre ellas. Utilizando una combinación de métodos analíticos y numéricos, los investigadores también obtuvieron estimaciones precisas sobre la fortaleza de este fenómeno. Estos resultados demuestran que el flujo de retroceso está siempre presente, pero es un efecto bastante pequeño, lo que puede explicar por qué no se había medido aún.

Este descubrimiento abre el camino para más investigaciones sobre la mecánica cuántica, y podría aplicarse a futuros experimentos en campos de tecnología cuántica, como el cifrado seguro de computadoras.

Fuerzas externas

«Este nuevo análisis teórico en partículas cuánticas indica que este efecto de retroceso es omnipresente en la física cuántica», señala Henning Bostelmann, investigador del Departamento de Matemáticas de York. «Hemos demostrado que el reflujo siempre puede ocurrir, incluso si una fuerza está actuando sobre la partícula cuántica mientras viaja. El efecto de retroflujo es el resultado de la dualidad onda-partícula y la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica».

«El efecto de retroflujo en la mecánica cuántica se conoce desde hace bastante tiempo, pero siempre ha sido discutido con respecto a las partículas cuánticas libres, es decir, cuando no hay fuerzas externas actuando sobre la partícula», dice Daniela Cadamuro, de la Universidad Técnica de Múnich. «Como las partículas cuánticas ‘libres’ son una situación idealizada, tal vez poco realista, hemos demostrado que el retroflujo todavía ocurre cuando hay fuerzas externas. Esto significa que las fuerzas externas no destruyen el efecto de retroceso, lo que es un nuevo descubrimiento emocionante·.

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