Un grupo de físicos descubrió algo inesperado al estudiar una forma de teleportación cuántica inspirada en los agujeros negros. Sus resultados desafían algunas ideas sobre cómo funciona.
Investigadores del Instituto Indio de Tecnología de la Universidad Hindú de Benarés, en India, analizaron matemáticamente cómo recuperar información cuántica utilizando procedimientos de diferente complejidad.
Los resultados están disponibles en el repositorio científico arXiv, aunque todavía no han pasado por una revisión independiente de otros especialistas antes de publicarse en una revista.
Para entender el descubrimiento, primero debemos hablar de la teleportación cuántica. Este proceso permite transferir información sobre el estado de una partícula hacia otra situada en otro lugar.
No significa transportar físicamente una partícula de un sitio a otro. Tampoco permite enviar información instantáneamente, porque necesita comunicación convencional, limitada por la velocidad de la luz.
Este procedimiento utiliza un fenómeno llamado entrelazamiento cuántico, que ocurre cuando dos sistemas tienen propiedades relacionadas de una manera que la física clásica no puede explicar.
Pero ¿qué tienen que ver los agujeros negros? Según algunas teorías, estos objetos mezclan extraordinariamente rápido la información cuántica de todo aquello que cae en ellos.
Cuando hablamos de mezclar información, nos referimos a que sus propiedades se distribuyen entre numerosas partículas, haciendo extremadamente difícil reconstruir el estado original.
Algunos modelos teóricos proponen que dos agujeros negros conectados mediante un agujero de gusano podrían permitir recuperar información que ingresó por uno de ellos.
Inspirándose en estas ideas, los físicos desarrollaron protocolos de teleportación que imitan matemáticamente ese proceso, sin necesidad de utilizar agujeros negros reales.
Los nuevos investigadores quisieron descubrir si estos protocolos necesitaban una propiedad conocida como magia cuántica, relacionada con operaciones que ofrecen ventajas computacionales difíciles de reproducir.
Para comprobarlo, compararon dos procedimientos matemáticos. Uno utilizaba operaciones relativamente sencillas y sin magia cuántica, mientras el otro empleaba operaciones más complejas que normalmente sí la presentan.
Después calcularon qué tan fielmente cada procedimiento podía recuperar la información original. En otras palabras, comprobaron cuánto se parecía el estado reconstruido al inicial.
Y encontraron algo sorprendente. En promedio, ambos procedimientos consiguieron exactamente la misma fidelidad de teleportación, aunque uno utilizaba magia cuántica y el otro no.
Sin embargo, existía una diferencia importante. El procedimiento más complejo producía resultados mucho más consistentes, mientras el sencillo presentaba mayores variaciones entre diferentes casos.
En una comparación con ocho cúbits, las unidades básicas de información cuántica, la variación del procedimiento sencillo fue aproximadamente 40.000 veces mayor.
Los cálculos también mostraron que, conforme aumentaba el tamaño del sistema, el procedimiento sencillo podía acercarse a una teleportación prácticamente perfecta, sin necesitar magia cuántica.
Además, los investigadores comprobaron que añadir magia cuántica no garantizaba mejores resultados. También importaba que el método utilizado para recuperar la información correspondiera al empleado para mezclarla.
Esto no significa que hayan conseguido teleportar información a través de agujeros negros. Todo el trabajo consiste en modelos matemáticos desarrollados bajo condiciones idealizadas.
Ahora necesitan comprobar estas predicciones con computadoras cuánticas reales. Los resultados podrían ayudar a comprender mejor cómo se distribuye y recupera información en sistemas cuánticos complejos.