Un experimento cuántico sugiere que el orden de los hechos podría no estar definido y cuestiona el “antes” y el “después”

La forma en que se entiende el mundo cotidiano descansa en una idea muy simple: los eventos ocurren en un orden claro, donde unos causan a otros. Primero sucede algo, luego viene su consecuencia. Este principio de causalidad no solo organiza la experiencia diaria, sino también gran parte de la física clásica. Sin él, sería difícil incluso hablar de tiempo en términos coherentes.

Sin embargo, la física cuántica lleva décadas mostrando que muchas intuiciones básicas no siempre se cumplen a escalas muy pequeñas. El trabajo experimental liderado por Carla M. D. Richter propone explorar una de las posibilidades más radicales: que el orden de los eventos no esté definido de manera única. El artículo describe un experimento diseñado para poner a prueba esta idea con herramientas similares a las que se usan para estudiar el entrelazamiento cuántico, pero aplicadas al concepto de causalidad.

Qué significa que el orden causal no esté definido

En física clásica, la causalidad es estricta: el pasado influye en el futuro, pero nunca al revés. El propio artículo lo expresa con claridad: “en la física clásica, los eventos siguen un orden causal definido: el pasado influye en el futuro, pero no al revés”. Esta regla impone límites muy concretos a las correlaciones que pueden observarse entre distintos eventos.

La teoría cuántica, en cambio, permite algo más extraño. Según los autores, “la teoría cuántica permite superposiciones de órdenes causales”, lo que significa que dos procesos podrían ocurrir en distintos órdenes al mismo tiempo. No se trata de desconocer cuál ocurrió primero, sino de que no existe un único orden bien definido mientras no se realiza una medición.

Este concepto se conoce como orden causal indefinido (ICO, por sus siglas en inglés). Igual que una partícula puede estar en varios estados a la vez, aquí la novedad es que la propia secuencia de eventos puede superponerse. Esto abre la puerta a fenómenos que no pueden describirse con la lógica clásica de causa y efecto.

El problema experimental: cómo comprobar algo así

Comprobar experimentalmente esta idea no es sencillo. Muchas demostraciones previas dependían de suposiciones sobre cómo funcionaban los dispositivos utilizados. El propio artículo advierte que “todas las demostraciones actuales de ICO… han sido dependientes del dispositivo o semidependientes”, lo que deja margen a interpretaciones alternativas.

Para evitar este problema, los investigadores recurren a un enfoque llamado verificación independiente del dispositivo. La idea es similar a los tests de Bell en mecánica cuántica: diseñar un experimento donde los resultados no puedan explicarse mediante variables ocultas, independientemente de cómo estén construidos los aparatos.

En este contexto, se utiliza una desigualdad matemática específica. Si se viola, indica que no existe una explicación basada en un orden causal fijo. El artículo lo resume así: “violar una desigualdad causal… probaría, independientemente de la teoría cuántica, que la naturaleza permite correlaciones que no respetan nuestra noción clásica de causalidad”.

Para implementar esta prueba, el equipo emplea un dispositivo conocido como interruptor cuántico, que permite que dos operaciones ocurran en órdenes distintos de manera coherente.

El experimento: entrelazamiento y orden de eventos

El diseño experimental es complejo, pero su lógica puede entenderse por partes. En esencia, se utilizan fotones entrelazados y se distribuyen tareas entre varios “participantes” conceptuales (Alice, Bob y Charlie).

El interruptor cuántico permite que dos operaciones (realizadas por Alice 1 y Alice 2) ocurran en distinto orden dependiendo del estado de un sistema de control. Lo crucial es que este sistema puede estar en superposición, lo que significa que ambos órdenes ocurren simultáneamente a nivel cuántico.

Al mismo tiempo, se introduce una segunda prueba tipo Bell entre Bob y Charlie. Esto es importante porque permite comprobar si existe una variable oculta clásica que determine el orden de los eventos. Si existiera, limitaría las correlaciones observables.

El experimento combina así dos juegos: uno que intenta detectar el orden causal y otro que mide correlaciones cuánticas. Según el artículo, para superar el límite clásico es necesario que coexistan el entrelazamiento y el orden causal indefinido.

El resultado clave: cuando el “antes” y el “después” fallan

Aquí aparece el núcleo del estudio. Al realizar las mediciones, los investigadores obtuvieron un valor que supera claramente el límite permitido por cualquier teoría con orden causal definido. En concreto, “medimos un valor de 1,8328 ± 0,0045, que está 18 desviaciones estándar por encima del límite de orden causal definido de 1,75”. En términos mundanos, esto significa que no es posible explicar lo observado suponiendo que los hechos ocurren en un orden fijo, como dictaría la intuición cotidiana.

Este resultado es importante porque implica que ningún modelo basado en un orden fijo puede explicar las correlaciones observadas. Dicho de otro modo, no basta con suponer que existe un “orden oculto” desconocido: los datos lo descartan.

El artículo lo interpreta así: “esto descarta la posibilidad de que cualquier teoría física… con estructura causal ordenada pueda explicar las observaciones”. Es un resultado que va más allá de confirmar un efecto cuántico conocido, ya que cuestiona directamente la estructura temporal de los procesos.

Desde la perspectiva divulgativa, esto no significa que el tiempo deje de existir, sino que en ciertos experimentos cuánticos no se puede asignar un orden único a los eventos.

Qué limita el experimento y por qué importa

A pesar del resultado, el propio trabajo reconoce limitaciones importantes. Los autores señalan que “nuestro experimento no cierra las lagunas habituales de los tests de Bell” , como problemas de detección o independencia en las mediciones.

Estas “lagunas” (loopholes) son relevantes porque podrían permitir explicaciones alternativas si no se controlan completamente. Por ejemplo, en este experimento, los detectores no capturan todos los eventos y las mediciones no están completamente separadas en el espacio.

Además, existen desafíos conceptuales propios de este tipo de experimentos. Uno de ellos es cómo definir exactamente cuándo ocurre un evento en sistemas cuánticos donde las partículas pueden estar distribuidas en el tiempo. Esto introduce ambigüedades que aún se están investigando.

Aun así, el trabajo representa un paso importante. Según los autores, se trata de “un paso significativo hacia una confirmación independiente de dispositivo del orden causal indefinido” . Es decir, acerca la posibilidad de demostrar este fenómeno sin depender de suposiciones experimentales.

Más allá de la intuición: nuevas formas de entender la causalidad

El interés de este resultado no es solo filosófico. Si el orden causal puede ser indefinido, esto abre nuevas posibilidades prácticas. El propio artículo menciona que estos procesos podrían ofrecer ventajas en tareas como comunicación cuántica, metrología o computación.

Además, existe un debate abierto sobre el origen de este fenómeno. Algunos investigadores sostienen que requeriría efectos gravitatorios, mientras que otros creen que puede explicarse mediante eventos distribuidos en el espacio-tiempo cuántico. El experimento contribuye a este debate al aportar evidencia empírica.

Lo más relevante es que introduce una idea difícil de aceptar desde la intuición cotidiana: la secuencia de los acontecimientos puede no ser una propiedad fija del mundo. En ciertos contextos cuánticos, hablar de “antes” y “después” puede no tener sentido en los términos habituales.

Este cambio no invalida la física clásica, que sigue funcionando en la vida diaria, pero sí amplía el marco conceptual. La causalidad deja de ser una estructura rígida para convertirse en algo que, en el dominio cuántico, puede comportarse de forma mucho más flexible de lo que se pensaba.