Científicos prueban mecánica cuántica en presencia de gravedad
Nueva York.-Un equipo de investigadores de EE. UU. ha demostrado, por primera vez, que las redes cuánticas pueden emplearse para estudiar la interacción entre la teoría cuántica y la gravedad, un área aún no explorada experimentalmente y que representa una de las fronteras más complejas de la física moderna.
En un artículo publicado en PRX Quantum, titulado "Probing Curved Spacetime with a Distributed Atomic Processor Clock", científicos del Instituto Tecnológico Stevens, la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Universidad de Harvard han mostrado cómo estas redes podrían ayudar a investigar cómo el espacio-tiempo curvo, predicho por la relatividad general de Einstein, afecta a los principios de la mecánica cuántica.
“El espacio y el tiempo no son planos. La gravedad los deforma, y esa deformación podría alterar también las reglas cuánticas que hoy creemos inmutables”, explicó Igor Pikovski, físico del Instituto Stevens y uno de los autores principales.
Reloj atómico cuántico capta diferentes flujos del tiempo curvado
La clave del experimento radica en una característica cuántica fundamental: la superposición. En lugar de limitarse a un único estado, las partículas cuánticas pueden existir en una mezcla de estados simultáneamente, lo que permite la creación de cúbits.
Además, las redes cuánticas transmiten estos cúbits a larga distancia, pero, al hacerlo cerca de la Tierra, experimentan los efectos del tiempo dilatado por la gravedad.
Utilizando una red distribuida de relojes atómicos entrelazados, los científicos simularon cómo estos relojes perciben el tiempo de manera diferente según su posición en el campo gravitacional terrestre.
Esta diferencia, predicha por Einstein, se traduce en variaciones en la fase cuántica que pueden ser medidas con precisión.
“Estas interferencias cuánticas permiten detectar cómo el tiempo se curva por la gravedad, abriendo la posibilidad de examinar directamente si la teoría cuántica sigue funcionando bajo estas condiciones extremas”, añadió Pikovski.
Avances tecnológicos podrían llevar a nueva física fundamental
En el experimento se utilizaron herramientas avanzadas como la teletransportación cuántica, los pares de Bell entrelazados y matrices de átomos ultraenfriados, tecnologías que ya se emplean en el desarrollo de la futura internet cuántica. Sin embargo, este estudio demuestra que su utilidad va más allá de las telecomunicaciones, extendiéndose al terreno de la física fundamental.
“Suponemos que la teoría cuántica funciona en todo el universo, pero aún no lo hemos comprobado donde la gravedad influye intensamente”, reconoció el científico. “Estas redes nos permiten por primera vez someterla a prueba en condiciones reales”.
Además, los resultados abren la puerta a verificar o refutar teorías que plantean modificaciones del comportamiento cuántico en presencia de gravedad, uno de los grandes misterios científicos del siglo XXI. Aunque aún no existe una teoría unificada de la gravedad cuántica, este enfoque experimental marca un paso clave hacia esa meta.
Se estima que la combinación de tecnologías emergentes y teorías centenarias podría conducir, en los próximos años, a una revolución en la comprensión del universo, desde el comportamiento de partículas subatómicas hasta los efectos de la curvatura del cosmos.
