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, hay algunos razonamientos sólidos de que esta “comunicación contrafáctica” podría no sólo 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 extraños y escucha silencio cuando se abre la puerta de entrada, ha recibido información que dice que una persona conocida 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 están explorando la posibilidad de que la información cuántica se transporte sin que se intercambie 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 este campo ha propuesto un plan experimental para probar la física detrás de un tipo de comunicación libre de intercambio, un método que él llama contraportación.
Como era de esperar, dada la naturaleza de la física involucrada, la computación cuántica desempeña un papel importante. La propuesta utiliza qubits (las versiones basadas en probabilidad de los clásicos portadores binarios de información) para transferir información de un lugar a otro sin interactuar.
La investigación anterior de Salih involucra la separación de la luz a través de complejos conjuntos 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 informático basado en su anterior protocolo teórico publicado en 2013.
“Si bien la contraportación logra el objetivo final de la teletransportación, es decir, el transporte incorpóreo, sorprendentemente lo hace sin que ningún portador de información detectable viaje a través”, dice el físico Hatim Salih, de la Universidad de Bristol en el Reino Unido.
“Si se quiere realizar la contraportación, se debe construir un tipo completamente nuevo de computadora cuántica: una que esté libre de intercambio, en la que las partes que se comunican no intercambien partículas”.
La teletransportación es un medio bien establecido para transferir un estado cuántico de un lugar a otro. Aunque los detalles son complejos, implica entrelazar varios objetos y luego separarlos una distancia arbitraria, antes de medir suavemente los objetos entrelazados en un lugar de una manera muy particular. Sólo cuando el objeto separado se compara con los hallazgos comunicados mediante 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 del objeto original efectivamente lo destruye, lo que significa que ese estado efectivamente ha saltado de un lugar a otro.
La contraportación es una forma cuántica de comunicación contrafáctica que resulta en 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, según la hipótesis, representa la superposición o conexión entre objetos entrelazados.
Según Salih, este tipo de agujero de gusano local podría actuar como medio a través del cual se produce la contraportación.
Si bien se ha teorizado sobre los agujeros de gusano en términos de agujeros negros, es posible que también describan fenómenos entrelazados a escalas más pequeñas. Si los agujeros de gusano realmente existen, su descripción podría ayudar a llenar los vacíos en nuestro conocimiento sobre la naturaleza fundamental de la materia.
“El objetivo en un futuro próximo es construir físicamente un agujero de gusano de este tipo en el laboratorio, que luego pueda usarse como banco de pruebas para teorías físicas rivales, incluso aquellas de gravedad cuántica”, dice Salih.
“Nuestra esperanza es, en última instancia, proporcionar acceso remoto a agujeros de gusano locales para que físicos, aficionados a la física y entusiastas exploren cuestiones fundamentales sobre el Universo, incluida la existencia de dimensiones superiores”.
Debemos señalar que por ahora todo esto es teórico –y se basa en fundamentos con los que no todos los científicos están de acuerdo–, pero añade otra capa de intriga al debate científico que se está llevando a cabo sobre la comunicación contrafactual cuántica y su papel potencial en la investigación.
“Este es un hito por el que hemos estado trabajando durante muchos años”, dice Salih. “Proporciona un marco teórico y práctico para explorar nuevos y duraderos enigmas sobre el Universo, como la verdadera naturaleza del espacio-tiempo”.
La investigación ha sido publicada en Quantum Science and Technology.
