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Un equipo de físicos franceses ha comprobado que los efectos de la gravedad en los bordes de un agujero negro impiden la realización de una teleportación cuántica en ese espacio.
Numerosos trabajos teóricos recientes han estudiado los efectos de la gravedad en los sistemas cuánticos, particularmente en los límites de los agujeros negros. Los agujeros negros son cuerpos celestes tan densos que atrapan la materia y la información que pasa cerca de ellos.
La región próxima a un agujero negro en torno a la cual ninguna información puede escapar es limitada y está circunscrita a una frontera conocida como horizonte de sucesos. Una vez traspasada esa frontera, es imposible comunicarse con el exterior.
Los autores de esta investigación han imaginado un experimento mental con la finalidad de descubrir qué pasaría si se intentara transmitir información desde el exterior de un agujero negro utilizando un protocolo de teleportación cuántica. Los resultados se publican en la revista Classical and quantum gravity, según se informa en un comunicado.
Un experimento mental es un recurso de la imaginación empleado para investigar la naturaleza de las cosas. Concibe un escenario hipotético que ayuda a comprender algún aspecto de la realidad. Famosos ejemplos de experimentos mentales son el demonio de Maxwell, el gato de Schrödinger o la paradoja de los gemelos.
El protocolo de teleportación cuántica se ha utilizado con éxito en numerosos experimentos de laboratorio. Consiste en transferir el estado cuántico de un sistema concreto hacia otro sistema parecido, situado en otro lugar, utilizando para ello las propiedades del entrelazamiento cuántico.
El entrelazamiento cuántico se produce cuando partículas tales como fotones o electrones interactúan físicamente y luego se separan, pero siguen estando íntimamente conectadas, incluso si están a miles de kilómetros de distancia, de tal forma que cualquier modificación deliberada en una partícula, se refleja instantáneamente en la otra.
Numerosos trabajos teóricos recientes han estudiado los efectos de la gravedad en los sistemas cuánticos, particularmente en los límites de los agujeros negros. Los agujeros negros son cuerpos celestes tan densos que atrapan la materia y la información que pasa cerca de ellos.
La región próxima a un agujero negro en torno a la cual ninguna información puede escapar es limitada y está circunscrita a una frontera conocida como horizonte de sucesos. Una vez traspasada esa frontera, es imposible comunicarse con el exterior.
Los autores de esta investigación han imaginado un experimento mental con la finalidad de descubrir qué pasaría si se intentara transmitir información desde el exterior de un agujero negro utilizando un protocolo de teleportación cuántica. Los resultados se publican en la revista Classical and quantum gravity, según se informa en un comunicado.
Un experimento mental es un recurso de la imaginación empleado para investigar la naturaleza de las cosas. Concibe un escenario hipotético que ayuda a comprender algún aspecto de la realidad. Famosos ejemplos de experimentos mentales son el demonio de Maxwell, el gato de Schrödinger o la paradoja de los gemelos.
El protocolo de teleportación cuántica se ha utilizado con éxito en numerosos experimentos de laboratorio. Consiste en transferir el estado cuántico de un sistema concreto hacia otro sistema parecido, situado en otro lugar, utilizando para ello las propiedades del entrelazamiento cuántico.
El entrelazamiento cuántico se produce cuando partículas tales como fotones o electrones interactúan físicamente y luego se separan, pero siguen estando íntimamente conectadas, incluso si están a miles de kilómetros de distancia, de tal forma que cualquier modificación deliberada en una partícula, se refleja instantáneamente en la otra.
Experimento mental
En el experimento mental, los investigadores usaron todos los ingredientes de la teoría cuántica de campos para describir el sistema inicial y una representación simplificada de la gravitación. De esta forma llegaron a la conclusión de que la transferencia de estados cuánticos no es posible en los entornos de un agujero negro.
Comprobaron que la calidad de la teleportación cuántica de información se degrada considerablemente por efecto de la gravedad del agujero negro, lo que la convierte en inservible.
En esta investigación, los físicos han considerado no sólo una teoría simplificada de la gravedad, sino que han tratado de manera más completa la descripción de un agujero negro. También examinaron los fenómenos de entrelazamiento cuántico y el protocolo de teleportación cuántica en los bordes de un agujero negro y demostraron que el resultado sería siempre negativo.
A continuación estudiaron la eficacia de esta transferencia de información en función de la forma en la que el sistema inicial está posicionado en relación con el agujero negro. De esta forma demostraron que la distancia desde la cual resulta imposible teletransportar información en buenas condiciones, depende de las velocidades con las cuales el sistema discurre alrededor de un agujero negro y es atraído por él. Es decir, la velocidad de las partículas marca la frontera donde la información queda atrapada.
En el experimento mental, los investigadores usaron todos los ingredientes de la teoría cuántica de campos para describir el sistema inicial y una representación simplificada de la gravitación. De esta forma llegaron a la conclusión de que la transferencia de estados cuánticos no es posible en los entornos de un agujero negro.
Comprobaron que la calidad de la teleportación cuántica de información se degrada considerablemente por efecto de la gravedad del agujero negro, lo que la convierte en inservible.
En esta investigación, los físicos han considerado no sólo una teoría simplificada de la gravedad, sino que han tratado de manera más completa la descripción de un agujero negro. También examinaron los fenómenos de entrelazamiento cuántico y el protocolo de teleportación cuántica en los bordes de un agujero negro y demostraron que el resultado sería siempre negativo.
A continuación estudiaron la eficacia de esta transferencia de información en función de la forma en la que el sistema inicial está posicionado en relación con el agujero negro. De esta forma demostraron que la distancia desde la cual resulta imposible teletransportar información en buenas condiciones, depende de las velocidades con las cuales el sistema discurre alrededor de un agujero negro y es atraído por él. Es decir, la velocidad de las partículas marca la frontera donde la información queda atrapada.
Referencia
Adiabatic transport of qubits around a black hole. Classical and Quantum Gravity. DOI:https://doi.org/10.1088/1361-6382/aa5b5c
Adiabatic transport of qubits around a black hole. Classical and Quantum Gravity. DOI:https://doi.org/10.1088/1361-6382/aa5b5c
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Los electrones abren un nuevo mundo a la física cuántica
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