Físicos, matemáticos, astrónomos e incluso cineastas llevan mucho tiempo fascinados por el concepto de agujero de gusano: un fenómeno impredecible y, a menudo, volátil que se cree que crea túneles (y atajos entre dos ubicaciones distantes) a través del espacio-tiempo. Otra teoría sostiene que si conectas dos agujeros negros de la manera correcta, puedes crear un agujero de gusano.
Estudiar los agujeros de gusano es como armar un rompecabezas incompleto sin saber cómo se supone que debe ser la imagen final. Puede deducir aproximadamente lo que se supone que debe ir en los espacios en función de las imágenes completas que lo rodean, pero no puede estar seguro. Esto se debe a que aún no ha habido pruebas definitivas de que los agujeros de gusano estén, de hecho, ahí fuera. Sin embargo, algunas de las soluciones a las ecuaciones y teorías fundamentales de la física sugerir que tal entidad existe.
Para comprender las propiedades de este fantasma cósmico en base a lo deducido hasta ahora, investigadores de Caltech, Harvard, MIT, Fermilab y Google crearon un pequeño “agujero de gusano” efecto entre dos sistemas cuánticos sentados en el mismo procesador. Además, el equipo pudo enviar una señal a través de él.
De acuerdo a cuantosesto supera al equipo de Caltech-Google por delante de un equipo de IBM-Quantinuum que también buscó establecer la teletransportación de agujeros de gusa no.
Si bien lo que crearon d esafortunadamente no es una verdadera grieta en el tejido del espacio-tiempo, el sistema imita la dinámica conocida de los agujeros de gusano. En términos de las propiedades que los físicos suelen considerar, como la energía positiva o negativa, la gravedad y el comportamiento de las partículas, la simulación por computadora efectivamente se ve y funciona como un pequeño agujero de gusano. Este modelo, dijo el equipo en una conferencia de prensa, es una forma de estudiar los problemas fundamentales del universo en un entorno de laboratorio. Un artículo que describe este sistema fue publicado esta semana en la revista Naturaleza
“Encontramos un sistema cuántico que exhibe propiedades clave de un agujero de gusano gravitacional pero que es lo suficientemente pequeño para implementarlo en el hardware cuántico actual”, dijo Maria Spiropulu, profesora de física en Caltech, en un comunicado. presione soltar. “Este trabajo constituye un paso hacia un programa más amplio para probar la física de la gravedad cuántica utilizando una computadora cuántica”.
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La gravedad cuántica es un conjunto de teorías que postulan cómo encajan las reglas que gobiernan la gravedad (que describe cómo se comportan la materia y la energía) y la mecánica cuántica (que describe cómo se comportan los átomos y las partículas). Los investigadores aún no tienen la ecuación exacta para describir la gravedad cuántica en nuestro universo.
Aunque los científicos han estado reflexionando sobre la relación entre la gravedad y los agujeros de gusano durante alrededor de 100 años, no fue hasta 2013 que se pensó que el enredo (un fenómeno de la física cuántica) era un factor en el vínculo. Y en 2017, otro grupo de científicos sugirió que los agujeros de gusano atravesables funcionaban como la teletransportación cuántica (en la que la información se transporta a través del espacio utilizando principios de entrelazamiento).
En el último experimento, ejecutado con solo 9 qubits (el equivalente cuántico de los bits binarios en la computación clásica) en el procesador cuántico Sycamore de Google, el equipo usó el aprendizaje automático para configurar una versión simplificada del sistema de agujeros de gusano “que podría codificarse en el actual arquitecturas cuánticas y eso preservaría las propiedades gravitacionales”, explicó Spiropulu. Durante el experimento, demostraron que la información (en forma de qubits) podía enviarse a través de un sistema y reaparecer en el otro sistema en el orden correcto, un comportamiento similar al de un agujero de gusano.
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Entonces, ¿cómo hacen los investigadores para configurar un pequeño universo en una caja con sus propias reglas y geometría especiales? Según Google, un tipo especial de correspondencia (técnicamente conocido como AdS/CFT) entre diferentes teorías físicas permitió a los científicos construir un universo similar a un holograma en el que pueden “conectar objetos en el espacio con conjuntos específicos de qubits que interactúan en la superficie”. investigadores escribieron en un entrada en el blog. “Esto permite que los procesadores cuánticos trabajen directamente con qubits al tiempo que brindan información sobre la física del espacio-tiempo. Al definir cuidadosamente los parámetros de la computadora cuántica para emular un modelo determinado, podemos observar los agujeros negros, o incluso ir más allá y observar dos agujeros negros conectados entre sí, una configuración conocida como agujero de gusano”.
Los investigadores utilizaron el aprendizaje automático para encontrar el sistema cuántico perfecto que preservaría algunas propiedades gravitacionales clave y mantendría la dinámica energética que querían que representara el modelo. Además, tenían que simular partículas llamadas fermiones.
El equipo señaló en la conferencia de prensa que existe una fuerte evidencia de que nuestro universo opera con reglas similares a las del universo holograma observado en el chip cuántico. Los investigadores escribieron en el artículo del blog de Google: “La gravedad es solo un ejemplo de la capacidad única de las computadoras cuánticas para probar teorías físicas complejas: los procesadores cuánticos pueden proporcionar información sobre los cristales de tiempo, el caos cuántico y la química”.