Los túneles en el espacio-tiempo ya no pertenecen a la ciencia ficción. Los investigadores del Instituto Tecnológico de California y la Universidad de Harvard han logrado crear la simulación de un agujero de gusano funcional con un procesador cuántico de Google, el Sycamore. 

Su experimento virtual no representa ningún peligro para la humanidad, pues no es una verdadera ruptura en el espacio tiempo. Más bien se trata de un holograma con las características teóricas de estos embudos interestelares. 

Por lo tanto, se espera que esta simulación facilite el estudio seguro de los agujeros negros y de la gravedad cuántica, una hipótesis que podría explicar cómo dos partículas pueden estar conectadas a largas distancias.

El holograma cuántico de un agujero de gusano

Este agujero de gusano virtual envía cúbits de un punto a otro / Créditos: Instituto Tecnológico de California

Según se ha demostrado teóricamente, los agujeros de gusano se forman cuando dos agujeros negros se conectan. Es por eso que se piensa en estos túneles como una especie de embudo, por los que pasa cualquier tipo de información.

Los investigadores tomaron en cuenta esta idea de “entrelazamiento” para crear su simulación de un agujero de gusano. Básicamente lo que hicieron fue entrelazar dos partes de un ordenador cuántico, con ayuda del procesador Sycamore, para poder así enviar información entre ambas partes. 

“Esa especie de teleportación cuántica mimetiza exactamente lo que sucedería a través del agujero de gusano equivalente”.

Alberto Casas, profesor de Investigación del CSIC en el Instituto de Física Teórica 

Para probar el funcionamiento de su agujero de gusano virtual, decidieron enviar un cúbit (bit cuántico) de una parte a otra. En principio parecía que esta pieza se había perdido en el ciberespacio, pero poco después reapareció íntegra en la otra parte del computador. Lo que demuestra que conceptos como la teletransportación cuántica, el entrelazamiento y los atajos en el espacio-tiempo no son solo hipótesis: en verdad son posibles y pueden replicarse en un laboratorio.

El futuro de la física cuántica está en la simulación por computadora

Más allá de lograr imitar en una simulación el funcionamiento de un agujero de gusano, los investigadores consideran que su experimento abre una nueva forma de entender el universo. Esto debido a que han demostrado que es posible usar un simple ordenador cuántico para probar las teorías a gran escala.

«Hemos creado un sistema 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».

Maria Spiropulu, autora del estudio

Por lo tanto, las simulaciones podrían convertirse en una herramienta clave para abordar en el futuro preguntas como ¿qué conexión hay entre un agujero negro y uno de gusano? ¿Cuánta información puede viajar de un punto a otro en el espacio-tiempo? O ¿Cómo se podrían formar agujeros de gusano?

La relación entre el entrelazamiento cuántico y la relatividad es una de las cuestiones más importantes de la física fundamental. Durante muchos años estas teorías han estado en conflicto porque una se centra en la materia a escalas subatómicas, mientras que la otra busca entender la gravedad que está íntimamente unida al espacio y al tiempo. Pero esta simulación de un agujero de gusano ahora ha unificado ambos conceptos.

Así que puede que en algunos años veamos más hologramas cuánticos como este. Quizás lleguemos incluso a recrear un agujero negro dentro de un ordenador cuántico.

Referencias:

Traversable wormhole dynamics on a quantum processor https://doi.org/10.1038/s41586-022-05424-3

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