Un ordenador cuántico simula por primera vez un agujero de gusano
Un ordenador cuántico ha simulado por primera vez un
agujero de gusano, ese puente entre dos regiones del espacio-tiempo que, aunque
su existencia no está comprobada, es compatible con la Teoría de la
Relatividad. El experimento ha recreado en parte lo que podría ocurrir si una
información lo atravesara.
Así, el equipo de investigadores, liderado por el
Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Estados Unidos, ha podido
observar algunas de sus dinámicas a través de esta simulación holográfica y,
por lo tanto, teórica, cuyos resultados se han publicado este miércoles en la
revista Nature.
Los agujeros de gusano o puentes de Einstein-Rosen
se popularizaron en la ciencia ficción como una forma de viajar en el
espacio-tiempo, pero la Teoría de la Relatividad dice que nada puede pasar a
través de ellos. Sin embargo, en 2017 se ideó un escenario en el que una
energía repulsiva negativa puede mantenerlos abiertos el tiempo suficiente para
que algo pase de un extremo a otro.
Los experimentos ofrecen una primera demostración de
la posible viabilidad futura del uso de ordenadores cuánticos para probar las teorías
de la gravedad cuántica.
El experimento cuántico, realizado con el procesador
Google Sycamore, representa un paso hacia la posibilidad de estudiar la
gravedad cuántica en el laboratorio. No supone la creación de un agujero de
gusano real, es decir, no existe una ruptura en el espacio y el tiempo, según
han precisado los investigadores, pero permite sondear las conexiones entre los
agujeros de gusano teóricos y la física cuántica.
Se camina así hacia la denominada gravedad cuántica,
una teoría física hipotética que trata de conectar la gravedad con la física
cuántica, dos descripciones fundamentales y bien estudiadas de la naturaleza
que parecen inherentemente incompatibles entre sí. Además, el principio
holográfico es una forma de conectar diferentes teorías que podría ayudar a
reconciliar la mecánica cuántica y la relatividad general, explicando la
relatividad como emergente de la física cuántica en un sistema físico
restringido.
"Hemos encontrado un sistema cuántico que
presenta las propiedades clave de un agujero de gusano gravitacional y que, sin
embargo, es lo suficientemente pequeño como para implementarlo en el 'hardware'
cuántico actual", ha explicado Maria Spiropulu, investigadora de Caltech y
autora principal del estudio.
De acuerdo con la investigadora, esto supone “un
paso hacia un programa más amplio de pruebas de la física de la gravedad
cuántica utilizando un ordenador cuántico”. No puede sustituir a los sondeos
directos de la gravedad cuántica, pero “ofrece un potente banco de
pruebas" para ejercitar algunas de sus ideas.
La simulación se realizó con un ordenador cuántico
formado por un circuito de nueve cúbits (bit cuántico), en el que un cúbit
teletransportado a través del procesador muestra la misma dinámica que se
esperaría si cruzara un agujero de gusano transitable.
Los investigadores exploraron la equivalencia de los
agujeros de gusano con el teletransporte cuántico y realizaron los primeros
experimentos que indagan en la idea de que la información que viaja de un punto
del espacio a otro puede describirse tanto en el lenguaje de la gravedad (los
agujeros de gusano) como en el de la física cuántica (el entrelazamiento
cuántico).
En el futuro, el equipo espera ampliar este trabajo
a circuitos cuánticos más complejos. Aunque aún faltan años para que los
ordenadores cuánticos sean auténticos, el equipo tiene previsto seguir
realizando experimentos de este tipo en las plataformas de computación cuántica
existentes.
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