Un equipo de investigadores han desarrollado un método nuevo, increíblemente peligroso y lento para cruzar el universo. Se trata de agujeros de gusano que unen agujeros negros especiales que probablemente no existen. Y podría explicar lo que realmente está sucediendo cuando los físicos teletransportan la información de un punto a otro, desde la perspectiva del bit de información teletransportado.

Daniel Jafferis, físico de la de Harvard University, describió el método propuesto en una charla el 13 de abril en una reunión de la American Physical Society. Este método, dijo a sus colegas reunidos, involucra dos agujeros negros que se enredan 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 necesita energía negativa para salir del otro lado. (En circunstancias normales, la forma del espacio-tiempo en la salida de un agujero de gusano hace que sea imposible pasar. Pero una sustancia con energía negativa podría, en teoría, superar ese obstáculo). La física que describe los agujeros de gusano permite ese tipo de pulsos de energía negativa. Así que los agujeros de gusano son imposibles de atravesar.

Jafferis dijo en un comunicado:

Es solo una conexión en el espacio, pero, si intentas atravesarlo, se colapsa demasiado rápido para que no puedas atravesarlo”.

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Este modelo más antiguo 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») se formaría para unir dos puntos separados.

Los físicos escribieron el artículo 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, tal como un túnel probablemente nunca existiría naturalmente en el universo, y si existiera, desaparecería antes de que algo pasara a través de 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 muestra que bajo las reglas de la mecánica cuántica las partículas se pueden «correlacionar» entre sí, de modo que el comportamiento de una partícula impacta directamente el comportamiento de otra.

Einstein, Podolsky y Rosen pensaron que esto probaba que algo estaba 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 en física.

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Así es como funciona la teletransportación cuántica: Enrede dos partículas de luz, A y B. Luego, dale B a tu amigo para que lo lleve a otra habitación. A continuación, golpee un tercer fotón, C, contra el fotón A. Eso enreda A y C, y rompe el enredo entre A y B. Luego puede medir el estado combinado de A y C, que es diferente de los estados originales de A, B o C: comunique los resultados de las partículas combinadas a su amigo en la habitación de al lado.

Sin saber el estado de B, tu amigo puede usar esa información limitada para manipular B para producir el estado que tenía la partícula C 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, ya que puede actuar como un tipo de código que no se puede descifrar para enviar mensajes de un punto a otro.

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 la menor 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. Argumentaban 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 de Einstein-Podolsky-Rosen.

Al preguntarle si realmente podrían existir dos agujeros negros completamente enredados en el universo, Jafferis dijo: «No, no, ciertamente no».

No es que la situación sea físicamente imposible. Es demasiado preciso y enorme para que lo produzca nuestro desordenado universo. Producir dos agujeros negros perfectamente entrelazados sería como ganar la lotería, solo que de un millón de millones de veces menos probable.

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Y si existieran, dijo, perderían su perfecta correlación en el momento en que un tercer objeto interactuara con uno de ellos.

Pero si, de alguna manera, tal par existiera, 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 así: lanza a tu amigo a 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, lleve esa información al segundo agujero negro y utilícelo para manipular el segundo agujero negro. (Esto puede ser tan simple como arrojar una gran cantidad de radiación Hawking del primer agujero negro al segundo). En teoría, su amigo debería salir del segundo agujero negro exactamente como entró en el primero.

Desde su perspectiva, dijo Jafferis, él se habría zambullido 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 hacia el otro lado.

El método no es particularmente útil, dijo Jafferis, porque siempre sería más lento que 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, algo similar podría estar sucediendo. En 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, y de repente el modelo de agujero de gusano tiene mucho sentido. Hay pruebas sólidas aquí, dijo, de que los dos fenómenos están relacionados.

También sugiere fuertemente, dijo, que la información perdida en un agujero negro podría ir a algún lugar donde algún día podría ser recuperada.

Si caes en un agujero negro mañana, dijo, toda esperanza no está perdida. Una civilización suficientemente avanzada podría ser capaz de hacer «zoom» en todo el universo, recolectando toda la radiación Hawking emitida por el agujero negro a medida que se evaporaba lentamente a lo largo de eones, y comprimiendo esa radiación en un nuevo agujero negro, enredado con el original a través del tiempo. Una vez que surgió ese nuevo agujero negro, podría ser posible recuperarlo de él.

La investigación teórica sobre este método de movimiento entre agujeros negros, dijo Jafferis, está en curso. Pero el objetivo es más entender la física fundamental que realizar rescates de agujeros negros. Entonces, tal vez es mejor no arriesgarse.