Emergencia del Tiempo a Partir de la Información Desafía la Física Fundamental

La física contemporánea confronta una incompatibilidad persistente entre la Relatividad General de Albert Einstein y la Mecánica Cuántica, un conflicto conocido como el "problema del tiempo". Este dilema es central para desarrollar una teoría unificada de la gravedad cuántica, dado que en las ecuaciones unificadas el tiempo frecuentemente desaparece, resultando en una descripción estática del universo.

Una línea de investigación emergente, que gana impulso hacia 2026, propone una redefinición radical: el tiempo no es una entidad fundamental, sino que emerge de la impronta irreversible de la información dentro del cosmos. Esta perspectiva sugiere que el espaciotiempo funciona como un medio de almacenamiento de información. Esta teoría postula que la información es una cantidad física y establece un vínculo directo entre la geometría del espaciotiempo, el entrelazamiento cuántico y la acumulación de interacciones. El marco conceptual se apoya en la teoría de la información desarrollada por Claude Shannon en la década de 1940, utilizada ahora para explicar la flecha del tiempo, tradicionalmente atribuida a la entropía según la Segunda Ley de la Termodinámica.

Investigadores clave están asociados con instituciones europeas en este avance teórico. Florian Neukart, del Instituto de Ciencias de la Computación Avanzada de Leiden, ha desarrollado el marco de la Matriz de Memoria Cuántica (QMM), que postula que el espaciotiempo es discreto y está compuesto por "celdas" cuánticas que registran huellas de interacciones. Paralelamente, Natalia Ares, de la Universidad de Oxford, investiga la termodinámica del procesamiento de información cuántica y el origen de la flecha del tiempo; Ares recibió un premio Philip Leverhulme en octubre de 2024. Marcus Huber, Profesor Universitario de Información Cuántica y Termodinámica Cuántica en la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) desde abril de 2023, también contribuye a estos campos. Paola Verruchi, del Consejo Nacional de Investigación de Italia (CNR), también participa en estas discusiones fundamentales.

El desarrollo teórico articula que la geometría del espaciotiempo está intrínsecamente ligada a la distribución de la información y el entrelazamiento. Este paradigma ofrece un mecanismo para abordar enigmas cosmológicos, como la naturaleza de la materia oscura, especulada por algunos como el resultado del peso informativo acumulado en lugar de masa invisible. La idea se extiende a que la gravedad misma podría ser un fenómeno emergente vinculado a la distribución de información.

La propuesta de la Matriz de Memoria Cuántica (QMM) aborda la paradoja de la información del agujero negro, donde la relatividad predice la destrucción de información y la mecánica cuántica lo prohíbe. La QMM resuelve esto al postular que las celdas del espaciotiempo circundante registran la impronta de la materia que cae, permitiendo que la información oculta emerja a través de correlaciones sutiles en la radiación emitida, manteniendo así la unitariedad. Experimentos recientes, descritos por Neukart y colaboradores en febrero de 2025, verificaron el ciclo básico de impronta-recuperación de la QMM en procesadores cuánticos de IBM, logrando fidelidades que demuestran la naturaleza reversible y unitaria del proceso.

Este marco teórico sitúa la información como el constituyente más fundamental de la realidad, proporcionando una explicación para la asimetría temporal: el orden temporal emerge de la grabación irreversible de información. Mientras la mecánica cuántica trata el tiempo como un parámetro externo y la Relatividad General lo trata como elástico y entrelazado con el espacio, este enfoque ofrece una síntesis al vincular la irreversibilidad termodinámica con la estructura misma del espaciotiempo a través de la memoria de interacciones. La investigación en curso busca extender estos principios a otros dominios, como el electromagnetismo, utilizando celdas cuánticas a escala de Planck como unidades de memoria para almacenar datos de campo, lo que podría dejar firmas observables en el fondo cósmico de microondas.