Importante avance en la Teoría de Cuerdas

La idea de la Teoría del Todo es atractiva. Desde la década de 1960 se trabaja en la Teoría de Cuerdas para tratar de conciliar la mecánica cuántica y la relatividad general. Sin embargo, esta teoría tiene un gran problema: no es comprobable. Pero ahora un equipo de investigación dirigido por científicos del Imperial College de Londres ha descubierto de forma inesperada que la Teoría de Cuerdas también parece predecir el comportamiento de las partículas cuánticas entrelazadas. Como esta predicción puede ser comprobada en el laboratorio, los investigadores dice que ahora se puede comprobar la Teoría de Cuerdas.

"Si los experimentos demuestran que nuestras predicciones acerca de entrelazamientos cuánticos son correctas, esto demuestra 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 fundamentales y las fuerzas que componen nuestro universo, y ha sido una de las propuestas favoritas de los físicos para aunar la física de partículas y la cosmología. Las partículas cuánticas entrelazadas proporcionan la primera oportunidad para probar la teoría de cuerdas experimentalmente.

Pero - al menos por ahora - los científicos no pueden confirmar que la Teoría de Cuerdas es en realidad la forma de explicar todo lo que es, sólo si realmente funciona.

"Esto no será una prueba de que la Teoría de Cuerdas es la Teoría del Todo que está siendo buscada por los cosmólogos y los físicos de partículas", dijo Duff. "Sin embargo, será muy importante para los teóricos, ya que demostrará la Teoría de Cuerdas en un área inesperada."

La Teoría de Cuerdas es una teoría de la gravedad, una extensión de la Relatividad General, y la interpretación clásica de cuerdas y branas de la mecánica cuántica, extendida a la teoría de los agujeros negros. La hipótesis de esta teoría dice que los electrones y los quarks dentro de un átomo no son objetos tridimensionales, sino cadenas 1-dimensionales. Estas cadenas pueden moverse y vibrar, lo que proporciona a las partículas observadas su sabor, carga, masa y espín. Las cuerdas hacen bucles cerrados a menos que se encuentren en las superficies llamadas D-branas, donde se pueden abrirse en líneas 1-dimensionales. Los extremos de la cadena no pueden desprenderse de la D-brana, pero pueden deslizarse sobre ella.

Duff dijo que estaba sentado en una conferencia en Tasmania, donde un colega presentó las fórmulas matemáticas que describen el entrelazamiento cuántico cuando se dio cuenta de algo. De pronto reconoció sus fórmulas. Eran similares a algunas que había desarrollado unos años antes durante el uso de la Teoría de Cuerdas para describir los agujeros negros. Cuando regresó al Reino Unido revisó sus cuadernos y confirmó que las matemáticas de estas áreas diferentes eran de hecho idénticas.

Duff y sus colegas se dieron cuenta de que la descripción matemática de las características del entrelazamiento entre tres qubits se asemeja a la descripción matemática, en la Teoría de Cuerdas, de una clase particular de agujero negro. Así, mediante la combinación de dos de los más extraños fenómenos 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 ponerse a prueba. Usando las matemáticas que describen la Teoría de Cuerdas aplicadas a un agujero negro, predijeron el patrón de entrelazamiento que se producirán cuando cuatro qubits estén entrelazados entre sí. (La respuesta a este problema no se había calculado antes.) Aunque es técnicamente difícil de hacer, el patrón del entrelazamiento entre cuatro qubits entrelazados se podría medir en el laboratorio.

El descubrimiento de que la Teoría de Cuerdas parece hacer predicciones sobre el entrelazamiento cuántico es completamente inesperado, porque puede ser medido en el laboratorio, lo que quiere decir que finalmente los investigadores pueden probar las predicciones basadas en esta teoría.

Pero, dijo Duff, no hay ninguna conexión obvia para explicar por qué una teoría que está siendo desarrollado para describir el funcionamiento fundamental de nuestro universo es útil para predecir el comportamiento de los sistemas cuánticos entrelazados. "Esto puede decirnos algo muy profundo sobre el mundo en el que vivimos, o puede ser sólo una coincidencia peculiar", dijo Duff. "De cualquier manera, es útil".

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Vía: Astrofísica y Física