Atentos a la historia que leerán a continuación porque reúne lo extraordinario con lo asombroso. Según anuncia este miércoles la revista científica ‘Nature’, un equipo de investigadores ha logrado por primera vez en la historia crear una simulación de un agujero de gusano holográfico en un ordenador cuántico. El logro, llevado a cabo gracias al procesador Sycamore de Google, podría convertirse algún día en una herramienta para estudiar fenómenos hasta ahora imposibles de observar como la gravedad cuántica, el interior de los agujeros negros o los fundamentos de la misma teoría de cuerdas.
La noticia suena a ciencia ficción así que, antes de entrar en los detalles de esta historia, aclaremos algunos conceptos:
Agujero de gusano
Los agujeros de gusano son uno de los conceptos descritos en la teoría de la relatividad general de Einstein. Se trata de un hipotético mecanismo basado en dos extremos conectados a través de un único canal a través del cual la materia podría desplazarse. Es decir, una especie de “atajo” a través del espacio y del tiempo. La existencia de este fenómeno todavía no ha sido demostrada. Solo se contempla a través de las ecuaciones.
Ordenadores cuánticos
Los ordenadores cuánticos son una herramienta capaz de realizar cálculos extremadamente complejos. Mientras los ordenadores tradicionales trabajan con un sistema de dígitos binarios en el que todas las operaciones se realizan alternando 0 y 1, los cuánticos pueden procesar cúbits que muestren los dos estados a la vez. Esto no solo permite realizar operaciones cada vez más complejas sino que, además, abre la puerta a estudiar fenómenos descritos en la física cuántica que, hasta ahora, rozaban lo imposible.
Principio holográfico
Si hablamos de física, hay dos grandes paradigmas que describen las ‘normas del juego’. Por un lado, la física clásica (y la teoría de la relatividad general) describe el mundo físico tal y como lo conocemos (desde lo que ocurre en la tierra hasta las leyes del universo). Por otro lado, la mecánica cuántica se adentra en los fenómenos que ocurren a escala atómica o subatómica. El principio holográfico, por su parte, se plantea como la herramienta para “reconciliar” la mecánica cuántica y la relatividad general.
Ahora que tenemos todos los ingredientes, vayamos a la receta para entender esta noticia. Un equipo de investigadores de las universidades de Pasadena y Stanford ha logrado crear un sistema relativamente sencillo para simular un agujero de gusano ‘en condiciones de laboratorio’. Usando un ordenador cuántico, los científicos lograron crear un circuito con tan solo nueve cúbits simulando las propiedades que se esperan en este tipo de sistemas gravitatorios. A partir de ahí, estudiaron el recorrido de los cúbits desde que entran hasta que salen del circuito en un total de 164 puertas cuánticas. Los resultados de la simulación coinciden con los resultados esperados si la materia cruzara un agujero de gusano.
¿Hemos creado un agujero de gusano?
¿Significa esto que hemos creado un agujero de gusano? La respuesta es un tajante no. Según explica el equipo científico responsable de este experimento y reafirman expertos independientes, el logro presentado este miércoles no es más que una simulación (de ahí que no hay riesgo que el experimento engulla a la computadora, al laboratorio o a la humanidad). Para que nos entendamos, el experimento ha logrado recrear una fotografía de baja resolución de un agujero de gusano y de sus propiedades.
“Este estudio es una prueba de principio que sienta las bases para futuros avances, pero todavía no nos explica nada que no supiéramos sobre la gravedad cuántica”, explican los investigadores Adam R. Brown y Leonard Susskind en un análisis publicado en ‘News and views’. En este misma líneas, los expertos sugieren que los resultados del experimento no han arrojado ningún resultado que escape de las “reglas normales” de la mecánica cuántica. Es decir, lo que sorprende es el experimento en sí pero no tanto sus conclusiones.
“Es un artículo muy interesante que muestra cómo los prototipos de ordenadores cuánticos existentes (o los que se van a construir en el futuro próximo) pueden convertirse en una herramienta clave para abordar cuestiones fundamentales”, destaca Ignacio Cirac, director de la División de Teoría del Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica en Garching (Alemania), en declaraciones al Science Media Center España. En este sentido, el científico destaca que en la comunidad científica existe un “enorme interés” en seguir desarrollando este tipo de simulaciones para estudiar, por ejemplo, “cómo se comportan los agujeros negros y, en especial, cuando los estudiamos bajo la perspectiva de la física cuántica“.
