Transferir información de un lugar a otro sin transmitir partículas o energía parece ir en contra de todo lo que hemos aprendido en la historia de la física.
Sin embargo, existe un razonamiento sólido de que esta ‘comunicación contrafactual’ podría no solo ser plausible, sino que, dependiendo de cómo funcione, podría revelar aspectos fundamentales de la realidad que hasta ahora han estado ocultos a la vista.
La física contrafactual no es algo nuevo en sí mismo, ya que describe una forma de deducir actividad por la ausencia de algo. En cierto sentido, es bastante sencillo. Si su perro ladra a los extraños y escucha silencio cuando se abre la puerta principal, ha recibido información que dice que una persona familiar ha entrado en su casa a pesar de la ausencia de sonido.
Sin embargo, en los últimos años ha surgido la cuestión de una versión cuántica de esta forma de transferencia, y los físicos exploran la posibilidad de transportar información cuántica sin intercambiar una partícula.
El concepto no es meramente teórico. Las imágenes fantasma utilizan un par separado de fotones entrelazados para deducir información sobre un objeto sin que absorba ni transmita ninguna de las partículas.
Un destacado investigador en el campo ha propuesto un modelo experimental para probar la física detrás de un tipo de comunicación sin intercambio, un método que él llama contraportación.
Como era de esperar dada la naturaleza de la física involucrada, la computación cuántica juega un papel. La propuesta utiliza qubits, las versiones basadas en la probabilidad de los portadores de información binarios clásicos, para transferir información de un lugar a otro sin interactuar nunca.
La investigación anterior de Salih involucra la separación de la luz a través de conjuntos complejos de divisores y detectores, lo que demuestra un resultado no intuitivo de la información que llega a un destino a pesar de que no hay ninguna partícula que la transporte.
Lo que propone el físico es un nuevo esquema de computación basado en su protocolo teórico anterior publicado en 2013.
“Si bien la contraportación logra el objetivo final de la teletransportación, es decir, el transporte incorpóreo, lo hace notablemente sin ningún portador de información detectable que viaje”, dice el físico Hatim Salih, de la Universidad de Bristol en el Reino Unido.
“Si se va a realizar la contraportación, se debe construir un tipo completamente nuevo de computadora cuántica: una sin intercambio, donde las partes que se comunican no intercambian partículas”.
La teletransportación es un medio bien establecido de transferir un estado cuántico de un lugar a otro. Aunque los detalles son complejos, involucra enredar varios objetos y luego separarlos una distancia arbitraria, antes de medir suavemente los objetos enredados en un lugar de una manera muy particular. Solo una vez que el objeto separado también se compara con los hallazgos, comunicados a través de métodos antiguos, se realiza el acto de teletransportación.
El resultado final no es la transferencia de un objeto sólido como tal, sino un estado cuántico muy específico. Completar las mediciones en el objeto original lo destruye de manera efectiva, lo que significa que el estado saltó de un lugar a otro.
La contraportación es una forma cuántica de comunicación contrafáctica que da como resultado la transferencia de información cuántica, muy parecida a la teletransportación (solo que sin la molestia adicional).
La pregunta obvia es cómo. Aquí es donde entra en juego un tipo particular de puente o agujero de gusano de Einstein-Rosen (ER), uno que se supone que representa la superposición o conexión entre objetos entrelazados.
Según Salih, este tipo de agujero de gusano local podría actuar como el medio a través del cual ocurre la contraportación.
Si bien se han teorizado sobre los agujeros de gusano en términos de agujeros negros, es posible que también describan fenómenos entrelazados en escalas más pequeñas. Si los agujeros de gusano existen, su descripción podría ayudar a llenar los vacíos en nuestro conocimiento sobre la naturaleza fundamental de la materia.
“El objetivo en un futuro cercano es construir físicamente un agujero de gusano de este tipo en el laboratorio, que luego se puede usar como banco de pruebas para teorías físicas rivales, incluso las de la gravedad cuántica”, dice Salih.
“Nuestra esperanza es, en última instancia, proporcionar acceso remoto a los agujeros de gusano locales para físicos, aficionados a la física y entusiastas para explorar cuestiones fundamentales sobre el Universo, incluida la existencia de dimensiones superiores”.
Debemos tener en cuenta que todo esto es teórico por ahora, y se basa en fundamentos en los que no todos los científicos están de acuerdo, pero agrega otra capa de intriga a la discusión científica sobre la comunicación cuántica contrafáctica y su papel potencial en la investigación.
“Este es un hito en el que hemos estado trabajando durante muchos años”, dice Salih. “Proporciona un marco tanto teórico como práctico para explorar nuevos rompecabezas perdurables sobre el Universo, como la verdadera naturaleza del espacio-tiempo”.
La investigación ha sido publicada en Ciencia y Tecnología Cuántica.