demonio de maxwell

Desde que Saul Perlmutter y sus colegas descubrieron la expansión acelerada del universo, los físicos se devanan los sesos con la naturaleza de la energía oscura.

La curva de luz de una estrella no es ruido caótico, sino un texto escrito por pulsaciones, manchas y el resplandor constante del horno termonuclear. Cualquier planeta que se deslice por el disco deja una errata en este texto: una minúscula caída de brillo que dura horas. Los métodos clásicos de búsqueda de exoplanetas exigían que la errata se repitiera — palabra tras palabra, órbita tras órbita.

Una grabación de dictáfono de una plaza urbana. Se oye el murmullo de la multitud, pasos, fragmentos de conversaciones, el ruido de los coches. En algún lugar de esa mezcla de sonidos, un músico callejero toca una melodía simple con una flauta. No es fácil oírla: hay demasiado mezclado.

En 1867, James Clerk Maxwell propuso una imagen que sigue inquietando a los físicos. Dos compartimentos con gas están separados por una puerta. Las moléculas se agitan caóticamente: rápidas y lentas. Un diminuto portero abre la puerta solo ante las rápidas, dejándolas pasar a un lado, y a las lentas, al otro.

Dos baterías cuánticas están separadas por una gran distancia, pero entre ellas hay una nube compartida de qubits, como un lienzo tensado. Alicia quiere cargar la batería de Bob sin tocarla. En lugar de un empujón directo, dibuja un patrón en el lienzo —un qubit lógico— gastando su propia energía.

El efecto Mpemba sorprende: el agua caliente agua a veces se congela más rápido que la fría. Los científicos crearon un modelo simple: una bolita en un medio espeso como la miel, en un paisaje con dos depresiones y una pared en un extremo. La bolita se mueve con viscosidad, sin saltar la colina central.

En el siglo XIX, James Clerk Maxwell imaginó un pequeño demonio. Este conoce la velocidad de cada molécula de gas y abre una puerta: las rápidas a la izquierda, las lentas a la derecha. Así, sin gastar energía, surge una diferencia de temperatura, lo que parece violar las leyes de la física.

Borrar un bit de información no es gratis. En 1961, Rolf Landauer demostró que a temperatura ambiente se necesitan al menos unos 3 zeptojulios de energía: una cantidad diminuta, pero distinta de cero. Este límite se consideraba tan sólido como la ley de conservación de la energía. Pero, ¿y si podemos "engañar" un poco al sistema?