Un grupo de investigadores anunció recientemente que había simulado un par de agujeros negros en una computadora cuántica y enviado un mensaje entre ellos a través de un atajo en el espacio-tiempo llamado agujero de gusano. Los físicos describieron el logro como otro pequeño paso para tratar de comprender la relación entre la gravedad, que da forma al universo, y la mecánica cuántica, que gobierna el reino subatómico de las partículas.
“Esto es importante porque lo que tenemos aquí en su forma y estructura es un agujero de gusano bebé”, dijo Maria Spiropulu, líder del consorcio Quantum Communication Channels for Fundamental Physics, que realizó la investigación. “Y esperamos poder hacer agujeros de gusano pequeños y agujeros de gusano adultos paso a paso”.
En su reporte, publicado en la revista Nature, los investigadores describieron el resultado con palabras mesuradas: “Este trabajo es un intento exitoso de observar la dinámica de un agujero de gusano travesadle en un entorno experimental”.
El agujero de gusano que los investigadores crearon y explotaron no es un túnel a través del espacio físico real, sino de un espacio bidimensional “emergente”. Los “agujeros negros” no eran reales, sino líneas de código en una computadora cuántica. Estrictamente hablando, los resultados aplican sólo a un “modelo de juguete” simplificado de un universo —en particular uno parecido a un holograma.
Los resultados no ofrecen la perspectiva de un sistema de metro cósmico a través del cual vagar por la galaxia pronto, y quizás nunca.
Los físicos han reaccionado con interés y cautela, expresando su preocupación de que la gente piense erróneamente que se han creado agujeros de gusano reales.
“Si este experimento ha traído un agujero de gusano a la existencia física real, entonces se podría argumentar que tú también traes un agujero de gusano a la existencia física real cada vez que dibujas uno con pluma y papel”, escribió Scott Aaronson, un experto en computación cuántica en la Universidad de Texas, en Austin, vía correo electrónico.
Las computadoras cuánticas funcionan con qubits, que pueden ser 0 o 1 o cualquier punto intermedio hasta que se miden u observan. El experimento se llevó a cabo en una versión de la computadora Sycamore 2 de Google, que tiene 72 qubits. De estos, el equipo sólo usó nueve para limitar la cantidad de interferencia y ruido en el sistema. Dos eran qubits de referencia, que desempeñaban las funciones de entrada y salida.
Los otros siete qubits contenían las dos copias del código describiendo una versión “esparcificada” de un modelo ya simple de un universo holográfico llamado SYK. Ambos modelos SYK fueron empacados en los mismos siete qubits. Estos sistemas SYK interpretaron el papel de dos agujeros negros, uno al codificar un mensaje en disparates —el equivalente cuántico de tragárselo— y luego el otro al expulsarlo de vuelta.
“A esto agregamos un qubit”, dijo Joseph Lykken, un autor del artículo; se refería al mensaje de entrada —un análogo cuántico de una serie de unos y ceros. Este qubit interactuó con la primera copia del qubit SYK; su significado fue codificado en ruido aleatorio y desapareció.
Luego, en un tic del reloj cuántico, los dos sistemas SYK se conectaron y un choque de energía negativa pasó del primer sistema al segundo, abriendo brevemente este último.
La señal entonces reapareció en su forma original sin codificar —en el noveno y último qubit, unido al segundo sistema SYK, que representaba el otro extremo del agujero de gusano.
Una pista de que los investigadores estaban registrando un comportamiento “similar a un agujero de gusano”, dijo Lykken, fue que las señales surgieron del otro extremo del agujero de gusano en el orden en el que entraron.
En un artículo en Nature que acompaña al estudio de Jafferis, Leonard Susskind y Adam Brown, físicos en la Universidad de Stanford, en California, señalaron que los resultados podrían arrojar luz sobre algunos aspectos misteriosos de la mecánica cuántica.
“La sorpresa no es que el mensaje haya llegado de alguna forma, sino que lo haya hecho sin codificar”, escribieron los dos autores.
La explicación más fácil, agregaron, es que el mensaje pasó a través de un agujero de gusano, si bien uno “realmente corto”, dijo Lykken. En la mecánica cuántica, la longitud más corta concebible en la naturaleza es de 10³³ centímetros, la llamada longitud de Planck. Lykken calculó que su agujero de gusano quizás era de sólo tres longitudes de Planck.
“Es una porquería de mini agujero de gusano”, dijo. “Pero eso es realmente genial porque ahora claramente estamos haciendo gravedad cuántica”.
eltiempo.com
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