Reacciones a la simulación de un agujero de gusano holográfico en un ordenador cuántico

La revista Nature publica una simulación cuántica de un agujero de gusano holográfico en un procesador cuántico. La demostración, realizada con el procesador Google Sycamore, representa un paso más hacia la posibilidad de estudiar la gravedad cuántica en el laboratorio. 

30/11/2022 - 17:00 CET
 
agujero gusano holográfico

Autor: inqnet/A. Mueller (Caltech).

Reacciones

Ignacio Cirac- agujero gusano cuántico

Autor/es reacciones

Ignacio Cirac

Director de la División de Teoría del Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica en Garching (Alemania)

Science Media Centre España

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. El experimento que se presenta en el artículo es todavía muy básico para poder responder esas cuestiones. Por ejemplo, el prototipo que utiliza no es más potente que los superordenadores que tenemos a nuestra disposición. Aun así, es un paso importante en esa dirección.  

Otra cuestión relevante y que es importante destacar es que el experimento no crea un agujero de gusano gravitatorio, sino que hace una simulación. Por otro lado, hay un enorme interés en la comunidad científica en este tipo de simulaciones ya que pueden arrojar información de cómo se comportan los agujeros negros, en especial, cuando los estudiamos bajo la perspectiva de la física cuántica. 

No declara conflicto de interés
ES

Carlos Sabín - agujero cuántico

Autor/es reacciones

Carlos Sabín

Investigador Ramón y Cajal. Departamento de Física Teórica, Universidad Autónoma de Madrid (UAM)

Science Media Centre España

No tenemos una teoría cuántica de la gravedad y hacer experimentos para comprobar las distintas alternativas (como la teoría de cuerdas) es muy difícil, por no decir imposible. De ahí que en los últimos años haya interés en ciertas relaciones teóricas llamadas dualidades, en las que se establece una relación de equivalencia entre teorías cuánticas de la gravedad en determinados modelos de universos, por un lado, y modelos cuánticos sin gravedad, que son bien conocidos y se pueden estudiar en el laboratorio, por otro. En este artículo de Nature los autores usan una de estas relaciones entre un agujero de gusano transitable en un cierto tipo de universo (por un lado) y una red de bits cuánticos (cúbits) por otro.

Los agujeros de gusano son muy apreciados en la ciencia ficción, porque son algo así como atajos en el espacio-tiempo que conectan dos puntos que, de otra manera, estarían muy alejados. No hemos visto ninguno en nuestro universo pero, en principio, la relatividad general permite su existencia. Hay buenos motivos para creer que una teoría cuántica de la gravedad debería descartar su existencia en nuestro universo pero, como decíamos, no tenemos esa teoría. 

Es importante entender que en este experimento no se ha creado ningún agujero de gusano. Estamos hablando de una analogía. Según el modelo teórico usado por los autores, el teletransporte cuántico de un cúbit en la red de cúbits del laboratorio es equivalente a que un cúbit atravesase un agujero de gusano en un cierto modelo de universo con gravedad, en el sentido de que algunas propiedades del cúbit en el laboratorio se pueden relacionar con las del cúbit del modelo que se simula. En otras palabras, es como si hubiera un diccionario que me traduce lo que le sucede al cúbit real al lenguaje de lo que le ocurriría al cúbit simulado o virtual.

El experimento se ha relacionado en el ordenador cuántico de Google, Sicomoro, en el que hace unos años ya se afirmó haber alcanzado la llamada supremacía cuántica, es decir, cálculos imposibles de realizar por un ordenador clásico. En este caso, no se usan todas las posibilidades del ordenador, ya que se usan solo nueve cúbits. Los detalles de la analogía con el agujero de gusano hacen que haya que realizar un gran número de operaciones con los cúbits. En concreto, con nueve cúbits los autores han realizado 164 puertas cuánticas entre parejas de cúbits. Aumentar el número de cúbits aumentaría el número de puertas cuánticas y, como los ordenadores cuánticos actuales todavía tienen unas probabilidades de cometer errores relativamente altas, alcanzaríamos un número de puertas que haría que los resultados ya no fueran fiables.

Como siempre que el número de cúbits es tan bajo, el experimento realizado se podría haber simulado también en un ordenador convencional. Sin embargo, los autores introducen técnicas que muestran cómo el experimento se podría extender de manera eficiente a un número más alto de cúbits, de manera que un experimento más allá de las capacidades de un ordenador convencional pudiera realizarse una vez que tengamos ordenadores cuánticos con probabilidades de error más bajas, lo cual se espera en los próximos años. En cualquier caso, este experimento muestra que, incluso con unos pocos cúbits y las probabilidades de error actuales, los ordenadores cuánticos ya pueden hacer cosas interesantes.

Declara no tener conflicto de interés
ES
Publicaciones
Traversable wormhole dynamics on a quantum processor
  • Artículo de investigación
  • Revisado por pares
Revista
Nature
Autores

Daniel Jafferis et al.

Tipo de estudio:
  • Artículo de investigación
  • Revisado por pares
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