Un ordenador cuántico simula la creación de partículas en el Universo 🌟
Para realizar esta simulación, los investigadores utilizaron una teoría llamada teoría de campos cuánticos en espacio-tiempo curvo (QFTCS, por sus siglas en inglés). Básicamente, esta teoría permite estudiar cómo se comportan las partículas en un universo donde el espacio y el tiempo están "deformados", como cerca de un agujero negro o en un universo que se expande. Ya ha permitido predecir fenómenos impresionantes, como la radiación de Hawking (una radiación emitida por los agujeros negros) o la creación de partículas en un universo en expansión.
Hasta ahora, los científicos utilizaban experimentos de laboratorio para verificar estas predicciones. Pero esta vez, utilizaron ordenadores cuánticos para realizar simulaciones numéricas, un método novedoso en este campo.
Marco Díaz Maceda, el autor principal del estudio, explica que los ordenadores cuánticos son una herramienta poderosa para explorar preguntas fundamentales sobre el Universo. Sin embargo, estos ordenadores aún están en desarrollo y cometen errores debido al "ruido" en los cálculos. Para sortear este problema, los investigadores utilizaron técnicas para reducir estos errores sin necesidad de demasiados recursos.
Escogieron un modelo de universo en expansión, llamado FLRW, y crearon un circuito cuántico en un procesador de IBM llamado Eagle para simular la creación de partículas. A pesar de los errores, los resultados mostraron que las partículas aparecían tal como predecía la teoría. Gracias a las técnicas de reducción de errores, los investigadores pudieron obtener resultados más precisos.
Este estudio representa un gran avance en el uso de ordenadores cuánticos para estudiar nuestro Universo. Abre la puerta a nuevas investigaciones sobre temas como el entrelazamiento gravitacional (un fenómeno cuántico relacionado con la gravedad) o la estructura del Universo.
La teoría de campos cuánticos en espacio-tiempo curvo (QFTCS)
La QFTCS es una teoría que combina dos grandes ideas de la física: la relatividad general (que explica cómo la gravedad deforma el espacio y el tiempo) y la mecánica cuántica (que describe el comportamiento de las partículas a escalas muy pequeñas). Permite estudiar cómo se comportan las partículas en universos donde el espacio y el tiempo están deformados, como cerca de un agujero negro o en un universo en expansión.
Esta teoría es muy útil porque permite explorar fenómenos complejos sin necesidad de una teoría completa de la gravedad cuántica, que aún está por descubrir.
¿Cómo reducir los errores en los cálculos cuánticos?
Los ordenadores cuánticos son potentes, pero aún cometen errores debido al "ruido" en los cálculos. Para mejorar los resultados, los investigadores utilizan técnicas de mitigación de errores. La idea es entender cómo aumentan los errores con el ruido y luego estimar cuáles serían los resultados sin ese ruido.
A diferencia de la corrección de errores, que requiere muchos recursos, la mitigación de errores es más adecuada para los ordenadores cuánticos actuales. En este estudio, los investigadores utilizaron una técnica llamada extrapolación a ruido cero (ZNE, por sus siglas en inglés), que permitió obtener resultados más precisos.