Debido a las infinitas fuerzas gravitacionales que distingue a los agujeros negros, se cree que nada, ni la luz, puede escapar de su interior. Sin embargo, un equipo de físicos ha desarrollado y demostrado experimentalmente un nuevo protocolo que permitiría recuperar información atrapada en un agujero negro, utilizando la teleportación cuántica.
Además de las aplicaciones en el campo de las tecnologías cuánticas, este trabajo también tiene un significado teórico, ya que permite estudiar la mezcla de información consumada por un agujero negro.
Partículas vinculadas
La mezcla cuántica, también conocida como aleatorización cuántica, es el proceso de dispersión de información a través de un sistema cuántico complejo debido a la interacción de sus partes. Como resultado de esto, surgen correlaciones entre objetos distantes, lo que en la mecánica cuántica se denomina entrelazamiento.
La física moderna dicta que, después de ser consumida por el agujero negro, la información de las partículas (su masa, momento, temperatura, etc.) debería perderse para siempre en el universo.
Pero en la física cuántica, la información no se pierde, en su lugar, se oculta o mezcla entre las partículas subatómicas e inextricablemente vinculadas, por lo que la medición de las propiedades de uno puede proporcionar detalles importantes sobre el otro.
Comprobar esto en un agujero negro resulta sumamente complicado, por no decir imposible; pero los investigadores crearon una computadora cuántica que realiza cálculos utilizando los bits entrelazados cuánticos, o qubits, la unidad básica de información utilizada en la computación cuántica.
Luego establecieron un modelo simple utilizando tres núcleos atómicos del elemento iterbio, que estaban entrelazados entre sí. Usando otro qubit externo, los físicos pudieron decir cuándo las partículas en el sistema de tres partículas se mezclaron y pudieron medir cuán entrelazados estaban.
Desorden cuántico
Los científicos lograron alcanzar la probabilidad de coincidencia de estados cuánticos después de la teleportación en 80 por ciento, lo que significa que aproximadamente la mitad de la información se mezcló y la mitad se perdió debido a la irreversible decoherencia del sistema.
Sin embargo, explican los científicos, esto fue suficiente para demostrar que realmente se había producido un desorden cuántico en este circuito de tres qubits.
Aunque el experimento se realizó en un laboratorio, los resultados son de gran valía, ya que los investigadores afirman que la dinámica de la información cuántica es la misma, aquí y en lo profundo de un agujero negro.
Los resultados muestran cómo el estudio de los agujeros negros conduce a experimentos que pueden sondear pequeñas sutilezas en la mecánica cuántica que podrían ser útiles, no solo en la tecnología cuántica, también en la física de alta energía, materia condensada y atómica, molecular y óptica.
Referencia: Verified quantum information scrambling. Nature, 2019. https://doi.org/10.1038/s41586-019-0952-6