Un ordinador quàntic aconsegueix simular per primera vegada un forat de cuc

Un equip científic dels Estats Units ha aconseguit simular per primera vegada un forat de cuc, que és un pont entre dues regions remotes de l'espaitemps. Tot i que no s'ha pogut comprovar mai l'existència del fenomen, se sap que és compatible amb la teoria de la relativitat. Ara, un experiment pioner desenvolupat a l'Institut Tecnològic de Califòrnia (Caltech) amb l'ajuda de Google ha pogut observar algunes de les dinàmiques d'aquesta mena de túnel amb una recreació hologràfica feta a través d'un ordinador quàntic. Una vegada obert el forat virtual, han aconseguit teletransportar informació d'un extrem a un altre en aquesta mena de drecera que, teòricament, podria ser capaç de trencar l'espai i el temps.

Els forats de cuc o ponts d'Einstein-Rosen es van popularitzar en la ciència-ficció com una manera de viatjar en l'espaitemps, però la teoria de la relativitat diu que no hi pot passar res a través. No obstant això, en 2017 es va idear un escenari en el qual una energia repulsiva negativa pot mantindre'ls oberts el temps suficient perquè alguna cosa passe d'un costat a l'altre.

Els resultats de l'última demostració experimental s'han publicat a la revista Nature aquest dimecres. Realitzada amb el processador Google Sycamore, representa un pas cap a la possibilitat d'estudiar la gravetat quàntica en el laboratori.

La investigació precisa que no ha creat un forat de cuc real —és a dir, un trencament en l'espai i el temps autèntic—, sinó un banc de proves que permet és explorar les connexions entre els forats de cuc teòrics i la física quàntica, una predicció de l'anomenada gravetat quàntica. Es tracta d'una teoria física hipotètica que busca connectar la gravetat amb la física quàntica, dues descripcions fonamentals i ben estudiades de la naturalesa que semblen inherentment incompatibles entre si.

"Hem trobat un sistema quàntic que presenta les propietats clau d'un forat de cuc gravitacional i que, no obstant això, és prou xicotet per a implementar-lo en el hardware quàntic actual", ha explicat Maria Spiropulu, investigadora de Caltech i autora principal de l'estudi. El treball constitueix, així, "un pas cap a un programa més ampli de proves de la física de la gravetat quàntica utilitzant un ordinador quàntic" que no substitueix els sondejos directes de la gravetat quàntica, però "ofereix un potent banc de proves" per a posar en pràctica algunes idees, ha agregat.

La simulació s'ha realitzat amb un ordinador quàntic format per un circuit de nou cúbits (bit quàntic), en el qual un cúbit teletransportat a través del processador mostra la mateixa dinàmica que s'esperaria si ho fera en un forat de cuc transitable. Encara que la informació quàntica pot transmetre's a través del dispositiu —teletransportar-se— de diverses maneres, s'ha demostrat que el procés experimental és equivalent, almenys en alguns aspectes, al que podria ocórrer si la informació viatjara realment a través d'un forat de cuc. Per això, aquests experiments ofereixen una primera demostració de la possible viabilitat futura de l'ús d'ordinadors quàntics per a provar les teories de la gravetat quàntica.

En el futur, l'equip espera ampliar el treball a circuits quàntics més complexos. Si bé encara falten anys perquè els ordinadors quàntics siguen autèntics, la previsió és continuar realitzant assajos d'aquest tipus en les plataformes de computació quàntica existents.