La idea de la "Teoría de todo" es atractiva: podríamos explicar de alguna manera todo lo que es. Pero ahora, un equipo de investigación dirigido por científicos del Imperial College London descubrió inesperadamente que esa teoría de cuerdas también parece predecir el comportamiento de las partículas cuánticas enredadas. Como esta predicción se puede probar en el laboratorio, los investigadores dicen que ahora pueden probar la teoría de cuerdas.
"Si los experimentos demuestran que nuestras predicciones sobre el entrelazamiento cuántico son correctas, esto demostrará que la teoría de cuerdas" funciona "para predecir el comportamiento de los sistemas cuánticos entrelazados", dijo el profesor Mike Duff, autor principal del estudio.
La teoría de cuerdas se desarrolló originalmente para describir las partículas y fuerzas fundamentales que componen nuestro universo, y ha sido un contendiente favorito entre los físicos para permitirnos conciliar lo que sabemos sobre lo increíblemente pequeño de la física de partículas con nuestra comprensión de lo muy grande. Nuestros estudios de cosmología. Usar la teoría para predecir cómo se comportan las partículas cuánticas enredadas brinda la primera oportunidad de probar la teoría de cuerdas por experimento.
Pero, al menos por ahora, los científicos no podrán confirmar que la teoría de cuerdas es realmente la forma de explicar todo lo que es, solo si realmente funciona.
"Esto no será una prueba de que la teoría de cuerdas es la" teoría de todo "correcta que buscan los cosmólogos y los físicos de partículas", dijo Duff. "Sin embargo, será muy importante para los teóricos porque demostrará si la teoría de cuerdas funciona o no, incluso si su aplicación se encuentra en un área de la física inesperada y no relacionada".
La teoría de cuerdas es una teoría de la gravedad, una extensión de la relatividad general, y la interpretación clásica de las cuerdas y las branas es que son vibraciones mecánicas cuánticas, agujeros negros cargados extendidos. La teoría supone que los electrones y quarks dentro de un átomo no son 0- objetos dimensionales, pero cadenas unidimensionales. Estas cuerdas pueden moverse y vibrar, dando a las partículas observadas su sabor, carga, masa y giro. Las cadenas forman bucles cerrados a menos que encuentren superficies, llamadas D-branes, donde pueden abrirse en líneas unidimensionales. Los puntos finales de la cadena no pueden romper la D-brane, pero pueden deslizarse sobre ella.
Duff dijo que estaba sentado en una conferencia en Tasmania, donde un colega estaba presentando las fórmulas matemáticas que describen el enredo cuántico cuando se dio cuenta de algo. “De repente reconocí sus fórmulas como similares a algunas que había desarrollado unos años antes mientras usaba la teoría de cuerdas para describir los agujeros negros. Cuando regresé al Reino Unido, revisé mis cuadernos y confirmó que las matemáticas de estas áreas muy diferentes eran realmente idénticas ”.
Duff y sus colegas se dieron cuenta de que la descripción matemática del patrón de enredo entre tres qubits se asemeja a la descripción matemática, en la teoría de cuerdas, de una clase particular de agujeros negros. Por lo tanto, al combinar su conocimiento de dos de los fenómenos más extraños en el universo, los agujeros negros y el entrelazamiento cuántico, se dieron cuenta de que podían usar la teoría de cuerdas para producir una predicción que podría ser probada. Utilizando la teoría matemática de cuerdas que describe los agujeros negros, predijeron el patrón de enredo que ocurrirá cuando cuatro qubits se enreden entre sí. (La respuesta a este problema no se ha calculado antes). Aunque es técnicamente difícil de hacer, el patrón de entrelazamiento entre cuatro qubits entrelazados podría medirse en el laboratorio y la precisión de esta predicción probada.
El descubrimiento de que la teoría de cuerdas parece hacer predicciones sobre el entrelazamiento cuántico es completamente inesperado, pero debido a que el entrelazamiento cuántico se puede medir en el laboratorio, significa que, finalmente, los investigadores pueden probar predicciones basadas en la teoría de cuerdas.
Pero, dijo Duff, no hay una conexión obvia para explicar por qué una teoría que se está desarrollando para describir el funcionamiento fundamental de nuestro universo es útil para predecir el comportamiento de los sistemas cuánticos enredados. "Esto puede estar diciéndonos algo muy profundo sobre el mundo en que vivimos, o puede no ser más que una coincidencia peculiar", dijo Duff. "De cualquier manera, es útil".
Fuente: Imperial College London
