Entrelazamiento

El entrelazamiento cuántico provoca la aparición de 'agujeros de gusano'

Se trata de una especie de túnel en la quinta dimensión que comunica a las partículas enredadas

Científicos de MIT (Boston, EEUU) han descubierto que el entrelazamiento cuántico entre dos partículas provoca la aparición de un 'agujero de gusano', una especie de túnel que comunica a ambas partículas en la quinta dimensión (la de la gravedad). Esto podría significar que la gravedad en realidad se origina a partir de las propiedades cuánticas del universo, y no es un concepto fundamental. Por Jennifer Chu (MIT/T21).

El entrelazamiento cuántico‎ es una de las teorías más extrañas de la mecánica cuántica; tan extraña, de hecho, que Albert Einstein se refirió a ella como "acción fantasmal a distancia".

En esencia, esta propiedad implica a dos partículas, cada una ocupando varios estados al mismo tiempo, una condición conocida como superposición. Por ejemplo, ambas partículas pueden girar simultáneamente en sentido horario y en sentido antihorario. Pero ninguna de ellas tiene un estado definido hasta que se mide a alguna, haciendo que la otra partícula asuma inmediatamente el estado correspondiente a la primera. Las correlaciones resultantes entre las partículas se conservan, aunque estén en extremos opuestos del universo.

¿Cómo se produce esa comunicación?

¿Pero qué es lo que permite a las partículas comunicarse instantáneamente -y aparentemente más rápido que la velocidad de la luz- a distancias tan grandes? A principios de este año, un grupo de físicos propuso una respuesta en forma de "agujeros de gusano" o túneles gravitacionales.

El grupo demostró que, mediante la creación de dos agujeros negros entrelazados que se separaban a continuación, se formaba un agujero de gusano -esencialmente un "atajo" a través del universo-, que conectaba a los agujeros negros distantes entre sí.

Ahora, un físico del Massachusetts Institute of Technology (MIT, de Boston, EEUU) ha descubierto que, observada a través de la teoría de cuerdas‎, la creación de dos quarks ‎- los bloques de los que están hechos los protones y los neutrones- entrelazados da lugar simultáneamente a un agujero de gusano que conecta el par.

Los resultados teóricos refuerzan la relativamente nueva y emocionante idea de que las leyes de la gravedad que mantienen unido el universo pueden no ser fundamentales, sino que surgen de algo más: el entrelazamiento cuántico.

Julian Sonner, un post-doc senior del Laboratorio de Ciencia Nuclear y Centro de Física Teórica de MIT, ha publicado sus resultados en la revista Physical Review Letters, donde aparece junto con un artículo relacionado de Kristan Jensen, de la Universidad de Victoria (Canadá) y Andreas Karch, de la Universidad de Washington (Seattle, EE.UU.)

La enmarañada red que es la gravedad

Desde que la mecánica cuántica fue propuesta por primera vez hace más de un siglo, el principal desafío para los físicos de ese ámbito ha sido explicar la gravedad en términos de la mecánica cuántica. Si bien la mecánica cuántica funciona muy bien en la descripción de las interacciones a nivel microscópico, no explica la gravedad, un concepto fundamental de la relatividad, una teoría propuesta por Einstein para describir el mundo macroscópico.

Por lo tanto, parece que hay una barrera importante para la conciliación de la mecánica cuántica y la relatividad general; durante años, los físicos han tratado de llegar a una teoría de la gravedad cuántica para casar los dos campos.

Una teoría de la gravedad cuántica sugiere que la gravedad clásica no es un concepto fundamental, como propuso Einstein por primera vez, sino que surge de un fenómeno más básico, basado en la cuántica. En un contexto macroscópico, esto significaría que el universo está formado por algo más fundamental que las fuerzas de la gravedad .

Aquí es donde el entrelazamiento cuántico podría desempeñar un papel. Podría parecer que el concepto de entrelazamiento -uno de los más fundamentales en la mecánica cuántica- está en conflicto directo con la relatividad general: dos partículas entrelazadas, "comunicándose" a través de grandes distancias, tendrían que hacerlo a velocidades superiores a las de la luz, lo que sería una violación de las leyes de la física, según Einstein.

Por consiguiente, puede resultar sorprendente que el uso del concepto de entrelazamiento para construir el espacio-tiempo sea un paso importante hacia la reconciliación de las leyes de la mecánica cuántica y la relatividad general.

Por el túnel hacia la quinta dimensión

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