“Hemos trabajado un montón de años”: Científicos planean construir el primer agujero de gusano

Un estudio publicado en la revista Quantum Science and Technology, cuyo autor principal es el investigador asociado a la Universidad de Bristol, Hatim Salih, reveló un esquema informático novedoso para crear un agujero de gusano en un laboratorio. La invención recibió el nombre de “contraportación”, y proporciona el primer modelo práctico que, aprovechando las leyes básicas de la física, puede unir el espacio de manera verificable, como una sonda del funcionamiento interno del universo.

Se puede reconstituir un objeto pequeño en el espacio sin que se cruce ninguna partícula. Entre otras cosas, proporciona una ‘pistola humeante’ para la existencia de una realidad física que sustenta nuestra descripción más precisa del mundo, informa el comunicado de la Universidad de Bristol.

“Este es un hito en el que hemos estado trabajando durante un montón de años. Proporciona un marco tanto teórico como práctico para explorar nuevos acertijos perdurables sobre el universo, como la verdadera naturaleza del espacio-tiempo”, dijo autor del estudio, Hatim Salihe, investigador asociado sénior honorario de la Facultad de Ciencias de la Computación, Ingeniería Eléctrica y Electrónica y Matemáticas de Ingeniería de la Universidad de Bristol y cofundador de la empresa emergente DotQuantum.

La necesidad de portadores de información detectables que viajen cuando nos comunicamos ha sido una suposición profundamente arraigada entre los científicos, por ejemplo, una corriente de fotones que cruzan una fibra óptica o el aire, lo que permite a las personas leer este texto. O, de hecho, la miríada de señales neuronales que rebotan en el cerebro al hacerlo.

Esto es válido incluso para la teletransportación cuántica, que, aparte de Star Trek, “transfiere información completa sobre un objeto pequeño, lo que permite que se reconstituya en otro lugar, por lo que no se puede distinguir de manera significativa del original, que se desintegra”. Este último asegura un límite fundamental que impide la copia perfecta. En particular, la reciente simulación de un agujero de gusano en el procesador Sycamore de Google es esencialmente un experimento de teletransportación.

Hatim dijo: “Aquí está la clara distinción. Si bien la contraportación logra el objetivo final de la teletransportación, es decir, el transporte incorpóreo, lo hace notablemente sin ningún portador de información detectable que viaje a través”.

Los agujeros de gusano se popularizaron con la película de gran éxito Interstellar, que incluía al físico y premio Nobel Kip Thorne entre su equipo. Pero salieron a la luz por primera vez hace aproximadamente un siglo como soluciones extravagantes a la ecuación de la gravedad de Einstein, como atajos en el tejido del espacio-tiempo. Sin embargo, la tarea definitoria de un agujero de gusano transitable puede resumirse claramente cómo hacer que el espacio sea transitable de forma disyuntiva; en otras palabras, en ausencia de cualquier viaje a través del espacio observable fuera del agujero de gusano.

La investigación pionera, debidamente completada con la escalofriante música de fondo de Interstellar, establece una forma de llevar a cabo esta tarea.

“Si se va a realizar la contraportación, se debe construir un tipo completamente nuevo de computadora cuántica: una sin intercambio, donde las partes que se comunican no intercambian partículas”, dijo Hatim.

“A diferencia de las computadoras cuánticas a gran escala que prometen aceleraciones notables, que nadie sabe cómo construir todavía, la promesa de las computadoras cuánticas sin intercambio, incluso de la escala más pequeña, es hacer posibles tareas aparentemente imposibles, como la contraportación, incorporando el espacio de manera fundamental junto al tiempo.”

Los planes ahora están en progreso, en colaboración con los principales expertos cuánticos del Reino Unido en Bristol, Oxford y York, para construir físicamente este agujero de gusano que suena de otro mundo en el laboratorio.

“El objetivo en un futuro cercano es construir físicamente un gusano en el laboratorio, que luego se puede usar como banco de pruebas para teorías físicas rivales, incluso las de gravedad cuántica”, agregó Hatim.

“Este trabajo estará en el espíritu de las empresas multimillonarias que existen para presenciar nuevos fenómenos físicos, como el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO) y la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), pero a una fracción del recursos. Nuestra esperanza es, en última instancia, proporcionar acceso remoto a los agujeros de gusano locales para físicos, aficionados a la física y entusiastas para explorar cuestiones fundamentales sobre el universo, incluida la existencia de dimensiones superiores”.

Tim Spiller, profesor de Tecnologías de la Información Cuántica en la Universidad de York y Director del Centro de Comunicaciones Cuánticas del Programa Nacional de Tecnologías Cuánticas del Reino Unido, dijo: “La teoría cuántica continúa inspirándonos y asombrándonos. El último trabajo de Hatim sobre contraportación proporciona otro ejemplo de esto, con la ventaja añadida de un camino hacia la demostración experimental”.

“Experimentamos un mundo clásico que en realidad está construido a partir de objetos cuánticos. El experimento propuesto puede revelar esta naturaleza cuántica subyacente que muestra que las partículas cuánticas completamente separadas se pueden correlacionar sin interactuar nunca. Esta correlación a distancia se puede usar para transportar información cuántica (qbits) de un lugar a otro sin que una partícula tenga que atravesar el espacio, creando lo que podría llamarse un agujero de gusano transitable”.