DENVER - Los investigadores han desarrollado un método nuevo, indescriptiblemente peligroso e increíblemente lento para cruzar el universo. Implica agujeros de gusano que unen agujeros negros especiales que probablemente no existan. Y podría explicar lo que realmente está sucediendo cuando los físicos teletransportan la información cuántica de un punto a otro, desde la perspectiva de la información teletransportada.
Daniel Jafferis, físico de la Universidad de Harvard, describió el método propuesto en una charla el 13 de abril aquí en una reunión de la American Physical Society. Este método, dijo a sus colegas reunidos, involucra dos agujeros negros que están enredados para que estén conectados a través del espacio y el tiempo.
¿Qué es un agujero de gusano?
Su idea resuelve un problema de larga data: cuando algo entra en un agujero de gusano, se requiere energía negativa para salir del otro lado. (En circunstancias normales, la forma del espacio-tiempo a la salida de un agujero de gusano hace que sea imposible pasar a través de él. Pero una sustancia con energía negativa podría, en teoría, superar ese obstáculo). Pero nada en la física de la gravedad y el espacio-tiempo - La física que describe los agujeros de gusano: permite ese tipo de pulsos de energía negativa. Por lo tanto, los agujeros de gusano son imposibles de atravesar.
"Es solo una conexión en el espacio, pero si intentas atravesarla, se derrumba demasiado rápido para que no puedas atravesarla", dijo Jafferis a Live Science después de su charla.
Este antiguo modelo de agujero de gusano se remonta a un artículo de Albert Einstein y Nathan Rosen, publicado en Physical Review en 1935. Los dos físicos se dieron cuenta de que, bajo ciertas circunstancias, la relatividad dictaría que el espacio-tiempo se curvaría tan extremadamente que una especie de túnel (o "puente") formaría unir dos puntos separados.
Los físicos escribieron el documento en parte para excluir la posibilidad de agujeros negros en el universo. Pero en las décadas posteriores, cuando los físicos se dieron cuenta de que los agujeros negros existen, la imagen estándar de un agujero de gusano se convirtió en un túnel donde las dos aberturas aparecen como agujeros negros. Sin embargo, de acuerdo con esta idea, como el túnel probablemente nunca existiría naturalmente en el universo, y si existiera, desaparecería antes de que algo pasara por él. En la década de 1980, el físico Kip Thorne escribió que algo podría pasar a través de este agujero de gusano si se aplicara algún tipo de energía negativa para mantener el agujero de gusano abierto.
Entrelazamiento cuántico
Jafferis, junto con el físico de Harvard Ping Gao y el físico de Stanford Aron Wall, han desarrollado una forma de aplicar una versión de energía negativa que se basa en una idea de un área muy diferente de la física, llamada enredo.
El enredo proviene de la mecánica cuántica, no de la relatividad. En 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen publicaron otro artículo en Physical Review que mostraba que, bajo las reglas de la mecánica cuántica, las partículas pueden "correlacionarse" entre sí, de modo que el comportamiento de una partícula impacta directamente el comportamiento de otra.
Einstein, Podolsky y Rosen pensaron que esto demostraba que algo andaba mal con sus ideas de la mecánica cuántica, porque permitiría que la información se moviera más rápido que la velocidad de la luz entre las dos partículas. Ahora, los físicos saben que el enredo es real, y la teletransportación cuántica es una parte casi rutinaria de la investigación física.
Así es como funciona la teletransportación cuántica: enrede dos partículas de luz, A y B. Luego, dele B a su amigo para que lo lleve a otra habitación. Luego, golpea un tercer fotón, C, contra el fotón A. Eso enreda A y C, y rompe el enredo entre A y B. Luego puedes medir el estado combinado de A y C, que es diferente de los estados originales de A, B o C, y comunique los resultados de las partículas combinadas a su amigo en la habitación contigua.
Sin conocer el estado de B, tu amigo puede usar esa información limitada para manipular a B para producir la partícula de estado C que tenía al comienzo del proceso. Si mide B, aprenderá el estado original de C, sin que nadie se lo diga. Información sobre la partícula C funcionalmente teletransportada de una habitación a otra.
Esto es útil, porque puede actuar como una especie de código indescifrable para enviar mensajes de un punto al siguiente.
Y el enredo no es solo una propiedad de partículas individuales. Los objetos más grandes también pueden enredarse, aunque el enredo perfecto entre ellos es mucho más difícil.
Los agujeros negros enredados pueden transportarte
En 1935, los físicos que escribían estos documentos no tenían idea de que los agujeros de gusano y el enredo estaban conectados, dijo Jafferis. Pero en 2013, los físicos Juan Maldacena y Leonard Susskind publicaron un artículo en la revista Progress in Physics que vincula las dos ideas. Argumentaron que dos agujeros negros perfectamente enredados actuarían como un agujero de gusano entre sus dos puntos en el espacio. Llamaron a la idea "ER = EPR", porque vinculaba el papel de Einstein-Rosen con el papel de Einstein-Podolsky-Rosen.
Cuando se le preguntó si dos agujeros negros completamente entrelazados realmente podrían existir en el universo, Jafferis dijo: "No, no, ciertamente no".
No es que la situación sea físicamente imposible. Es demasiado preciso y enorme para que nuestro universo desordenado lo produzca. Producir dos agujeros negros perfectamente entrelazados sería como ganar la lotería, solo miles de millones de veces menos probable.
Y si existieran, dijo, perderían su correlación perfecta en el momento en que algún tercer objeto interactuara con uno de ellos.
Pero si, de alguna manera, existiera un par así, de alguna manera, en algún lugar, entonces el método de Jafferis, Gao y Wall podría funcionar.
Su enfoque, publicado por primera vez en The Journal of High Energy Physics en diciembre de 2017, es el siguiente: arroja a tu amigo en uno de los agujeros negros enredados. Luego, mida la llamada radiación de Hawking que sale del agujero negro, que codifica cierta información sobre el estado de ese agujero negro. Luego, lleva esa información al segundo agujero negro y úsala para manipular el segundo agujero negro. (Esto puede ser tan simple como arrojar un montón de radiación de Hawking desde el primer agujero negro al segundo). En teoría, tu amiga debería salir del segundo agujero negro exactamente cuando entró en el primero.
Desde su perspectiva, dijo Jafferis, ella se habría sumergido en un agujero de gusano. Y a medida que se acercaba a la singularidad en su cuello, habría experimentado un "pulso" de energía negativa que la habría impulsado al otro lado.
El método no es particularmente útil, dijo Jafferis, porque siempre sería más lento que simplemente mover físicamente la distancia entre los dos agujeros negros. Pero sí sugiere algo sobre el universo.
Desde la perspectiva de un poco de información que pasa entre partículas enredadas, dijo Jafferis, podría estar sucediendo algo similar. A la escala de los objetos cuánticos individuales, dijo, realmente no tiene sentido hablar de la curva del espacio-tiempo para producir un agujero de gusano. Pero involucre unas pocas partículas más en la mezcla para un poco más complejo de teletransportación cuántica, y de repente el modelo de agujero de gusano tiene mucho sentido. Hay pruebas sólidas aquí, dijo, de que los dos fenómenos están vinculados.
También sugiere fuertemente, dijo, que la información perdida por un agujero negro podría ir a algún lugar donde algún día podría ser recuperada.
Si caes en un agujero negro mañana, dijo, no se pierde toda esperanza. Una civilización suficientemente avanzada podría ser capaz de acercarse al universo, recogiendo toda la radiación de Hawking emitida por el agujero negro a medida que se evaporaba lentamente durante eones, y comprimiendo esa radiación en un nuevo agujero negro, enredado con el original a lo largo del tiempo. Una vez que surgió ese nuevo agujero negro, podría ser posible recuperarte de él.
La investigación teórica sobre este método de moverse entre los agujeros negros, dijo Jafferis, está en curso. Pero el objetivo es más comprender la física fundamental que realizar rescates de agujeros negros. Entonces, quizás sea mejor no arriesgarse.
