Redes cuánticas podrían probar cómo el espacio-tiempo afecta las leyes de la física

ESTADOS UNIDOS.- Un equipo de investigadores de Estados Unidos logró un avance importante en el uso de redes cuánticas para estudiar cómo el espacio-tiempo curvado influye en la mecánica cuántica.

La investigación fue desarrollada por expertos del Instituto Tecnológico Stevens, la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Universidad de Harvard, según informó Europa Press.

Los resultados aparecen en la revista PRX Quantum bajo el título Probing Curved Spacetime with a Distributed Atomic Processor Clock. Es la primera vez que un experimento demuestra cómo estas redes pueden analizar los efectos de la gravedad, tal como los describe Einstein, sobre la teoría cuántica.

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¿Qué es una red cuántica y por qué es importante?

Las redes cuánticas son un tipo de tecnología que permite la transmisión de información mediante cúbits, aprovechando las propiedades únicas de la mecánica cuántica. Su aplicación más conocida es la internet cuántica, que busca establecer comunicaciones seguras y conectar computadoras cuánticas a nivel global.

En esta ocasión, las redes también se usan para otro fin: probar qué sucede con las leyes cuánticas cuando el tiempo fluye de manera distinta, como ocurre en presencia de un campo gravitacional intenso o espacio-tiempo curvo.

¿Cuál es el reto entre la gravedad y la teoría cuántica?

La gravedad, tal como la explicó Albert Einstein, no actúa como una fuerza tradicional, sino como una curvatura del espacio-tiempo. Esta curvatura puede modificar el paso del tiempo, algo que se ha comprobado científicamente y que incluso se ha representado en películas como Interstellar.

Sin embargo, aún no se sabe cómo esta variación del tiempo afecta a los sistemas cuánticos. La teoría cuántica funciona con superposiciones, es decir, un sistema puede estar en más de un estado al mismo tiempo. Los científicos ahora buscan saber si estas superposiciones se alteran cuando el tiempo deja de fluir de forma constante.

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¿Cómo hicieron el experimento?

Los investigadores diseñaron un protocolo específico en el laboratorio de Jacob Covey en Illinois. Usaron cúbits en redes distribuidas, empleando herramientas como la teletransportación cuántica y pares de Bell, que son estados de entrelazamiento cuántico entre dos cúbits.

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Las redes cuánticas nos ayudarán a comprobar esta interacción por primera vez en experimentos reales”, explicó Igor Pikovski, del Instituto Tecnológico Stevens.

Con estas herramientas, se logró simular cómo los relojes atómicos en distintos puntos de una red cuántica perciben de forma diferente el paso del tiempo debido a la gravedad, y cómo esta diferencia puede influir en los principios cuánticos.

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¿Por qué este experimento es relevante?

Hasta ahora, no había sido posible estudiar con precisión cómo la relatividad general y la mecánica cuántica interactúan. Este experimento marca un primer paso en esa dirección, con implicaciones potenciales para desarrollar una teoría completa de la gravedad cuántica.

Podría ser que la gravedad altere el funcionamiento de la mecánica cuántica. De hecho, algunas teorías sugieren tales modificaciones, y la tecnología cuántica podrá comprobarlo”, dijo Pikovski.

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¿Qué sigue en esta línea de investigación?

Los autores del estudio consideran que sus resultados no solo refuerzan el potencial práctico de las redes cuánticas, sino que abren la puerta a nuevas formas de investigar fenómenos que hasta ahora solo podían estudiarse con modelos teóricos.

Este tipo de experimentos podría, en el futuro, aclarar si las leyes cuánticas cambian en presencia de gravedad extrema y aportar pruebas para entender mejor el universo desde sus fundamentos más profundos.