Simulación cuántica arroja luz sobre la estabilidad del universo y la computación cuántica

Físicos han simulado la desintegración de un falso vacío, un evento potencialmente transformador del universo, utilizando recocido cuántico. Esta investigación, realizada en la Infraestructura Unificada de Jülich para la Computación Cuántica (JUNIQ) en Alemania, ofrece información sobre la naturaleza fundamental del cosmos y tiene implicaciones para el avance de las tecnologías de computación cuántica. La simulación, empleando un recocedor cuántico D-Wave con 5.564 qubits de flujo superconductor, modeló el comportamiento de un modelo de Ising cuántico para observar la desintegración de un estado de falso vacío. Según el profesor Zlatko Papic de Leeds, este proceso podría teóricamente reestructurar todo el universo, alterando instantáneamente las constantes fundamentales y colapsando el mundo tal como lo conocemos. El equipo observó la formación e interacción de burbujas de verdadero vacío dentro del falso vacío, un fenómeno comparado con la formación de burbujas en un líquido superenfriado. Esta "danza cuántica" de burbujas, donde las burbujas más grandes absorben a las más pequeñas, proporciona una vista en tiempo real de los eventos de tunelización cuántica y podría refinar las teorías sobre las transiciones de fase en el universo temprano. El Dr. Jean-Yves Desaules de ISTA comparó el proceso con el universo que se abre paso a través de túneles entre estados de energía, lo que podría conducir a un evento global catastrófico. El experimento también confirmó predicciones teóricas sobre el mecanismo de Kibble-Zurek, que describe cómo las transiciones de fase generan defectos y fluctuaciones en un sistema. Más allá de la cosmología, la investigación tiene implicaciones significativas para la computación cuántica. La simulación de teorías de campos cuánticos utilizando recocedores podría impulsar el progreso en la ciencia de los materiales, la criptografía y la inteligencia artificial. El Dr. Jaka Vodeb del Forschungszentrum Jülich enfatizó el potencial de los recocedores cuánticos para estudiar sistemas cuánticos y transiciones de fase fuera del equilibrio. La capacidad de simular procesos fundamentales como la desintegración del vacío utilizando dispositivos cuánticos también podría ofrecer una alternativa a las instalaciones masivas de física de alta energía. El profesor Papic señaló que estas herramientas podrían servir como laboratorio para comprender los procesos dinámicos en el universo. Los conocimientos adquiridos al estudiar las interacciones de las burbujas en los sistemas cuánticos también podrían mejorar el rendimiento de la computación cuántica al refinar la forma en que los qubits gestionan los errores y procesan la información.