Un nuevo estudio publicado en la revista Nature afirma que científicos consiguieron simular con éxito un agujero de gusano en una computadora cuántica. Este artículo podría abrir nuevos caminos para la física experimental del siglo 21.

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¿Qué es un agujero de gusano?

Un agujero de gusano es un objeto hipotético que se desprende de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. También conocidos como puentes de Einstein-Rosen, estos agujeros serían perturbaciones que permitirían entrar en un punto del espacio y salir en otro en una esquina opuesta del universo.

Con frecuencia, para explicar este fenómeno, los profesores de física piden a sus alumnos que imaginen el universo como la superficie de una manzana. Un gusano podría entrar por un punto de la cáscara y salir por otro, conectando ambos puntos.

En 2013, los físicos Juan Martín Maldacena y Leonard Susskind postularon que el entrelazamiento cuántico podría ser un fenómeno análogo de los agujeros de gusano. El entrelazamiento es uno de los fenómenos más extraños y controvertidos de la mecánica cuántica.

Como demostraron los ganadores del Premio Nobel de Física del 2022, cuando dos electrones se enlazan, el cambio ocurrido en uno afectará al instante al otro, incluso si quedan separados en el espacio.

Maldacena y Susskind postularon que este fenómeno sería equiparable al de un agujero de gusano que conecta dos puntos alejados del espacio.

“La relatividad general contiene soluciones en las que dos agujeros negros distantes están conectados a través del interior a través de un agujero de gusano o puente de Einstein-Rosen. Sugerimos que puentes similares podrían estar presentes para estados entrelazados más generales”, explican Maldacena y Susskind en su artículo.

¿Cómo simular un agujero de gusano?

Ahora, un equipo de científicos anunció que consiguieron usar el principio postulado por estos teóricos para simular un agujero de gusano.

Los investigadores accedieron a la computadora cuántica Sycamore, construida por Google. Las computadoras cuánticas aprovechan algunas características contraintuitivas de las partículas para llevar a cabo sus cálculos.

Los investigadores emplearon el entrelazamiento cuántico en la computadora Sycamore para simular el comportamiento de un agujero de gusano.

“Se puede usar un qubit para sondear la dinámica del agujero de gusano transitable SYK a través del protocolo de teletransportación correspondiente. Esto se puede realizar como un circuito cuántico, equivalente a la imagen gravitatoria en el límite semiclásico de un número infinito de qubits”, explican los autores en el artículo publicado en Nature.

Algunos científicos han advertido que, sin negar su importancia, esto no significa que hayan construido un agujero de gusano. Solo se le ha simulado en un laboratorio.

La física alemana Sabine Hossenfelder ha señalado desde su cuenta de Twitter que solo se ha hecho un uso inteligente de las matemáticas en una computadora. Otros científicos, como Gastón Giribert, también han señalado que pese a ser un experimento importante, está lejos de ser la creación de un agujero de gusano.

“Es difícil de sostener que esto muestra ER=EPR [la fórmula postulada en 2013 por Maldacena y Susskind]; más bien, los autores invocan ER=EPR y de ahí interpretan la aparición del wormhole. Aún así, es maravilloso que sea posible llevar a cabo este experimento”, escribió en Twitter.

Lo que sí conseguiría este trabajo es abrir una puerta para experimentos que profundicen en nuestra actual comprensión del universo. Desde hace décadas, el principal problema de la física es el divorcio entre la teoría de la relatividad (que explica con precisión los fenómenos macroscópicos) y la mecánica cuántica (que detalla las leyes que rigen a los átomos y sus componentes).

Para dirimir esta incompatibilidad entre teorías, se han postulado algunas soluciones innovadoras como la teoría de cuerdas, que indica que los elementos básicos del universo no serían partículas puntuales sino las meras vibraciones de “cuerdas” unidimensionales. Experimentos como el que se llevó a cabo en el Sycarome podría aportar más pistas sobre estas nuevas teorías buscan explicar la realidad.

“Nuestro experimento se ejecutó en el procesador Google Sycamore. Al interrogar a un sistema dual de gravedad bidimensional, nuestro trabajo representa un paso hacia un programa para estudiar la gravedad cuántica en el laboratorio”, escriben los autores del estudio.

EDE/JLR