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FÍSICOS USAN LA SIMULACIÓN PARA ESTUDIAR LA TEORÍA DE LA INFORMACIÓN CUÁNTICA

Los científicos establecen una nueva conexión entre los códigos de corrección de errores cuánticos y las teorías bidimensionales de campos.

En un nuevo estudio de Skoltech y la Universidad de Kentucky, los investigadores encontraron una nueva conexión entre la información y la teoría cuánticas de campos. Este trabajo atestigua el creciente papel de la teoría de la información cuántica en diversas áreas de la física. El artículo fue publicado en la revista Physical Review Letters.

La información cuántica juega un papel cada vez más importante como principio organizador que conecta varias ramas de la física. En particular, la teoría de la corrección de errores cuánticos, que describe cómo proteger y recuperar información en computadoras cuánticas y otros sistemas interactivos complejos, se ha convertido en uno de los componentes básicos de la comprensión moderna de la gravedad cuántica.

“Normalmente, la información almacenada en sistemas físicos está localizada. Digamos que un archivo de computadora ocupa un área pequeña particular del disco duro. Por «error» nos referimos a cualquier interacción imprevista o no deseada que codifica información en un área extensa. En nuestro ejemplo, partes del archivo de la computadora estarían esparcidas en diferentes áreas del disco duro. Los códigos de corrección de errores son protocolos matemáticos que permiten recopilar estas piezas para recuperar la información original. Son de uso intensivo en sistemas de comunicación y almacenamiento de datos. Los códigos de corrección de errores cuánticos desempeñan un papel similar en los casos en que la naturaleza cuántica del sistema físico es importante”, explica Anatoly Dymarsky, profesor asociado del Centro Skoltech de Ciencia y Tecnología de la Energía (CEST).

En un giro bastante inesperado, los científicos se dieron cuenta no hace mucho tiempo de que la gravedad cuántica, la teoría que describe la dinámica cuántica del espacio y el tiempo, opera protocolos matemáticos similares para intercambiar información entre diferentes partes del espacio. “La ubicación de la información dentro de la gravedad cuántica sigue siendo uno de los pocos problemas fundamentales abiertos en la física teórica. Es por eso por lo que la aparición de estructuras matemáticas bien estudiadas, como los códigos de corrección de errores cuánticos, es intrigante”, señala Dymarsky. Sin embargo, el papel de los códigos solo se entendió de manera esquemática, y el mecanismo explícito detrás de la localidad de la información sigue siendo difícil de alcanzar.

En su nuevo artículo, él y su colega, Alfred Shapere del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Kentucky, establecen una conexión novedosa entre los códigos de corrección de errores cuánticos y las teorías de campos conformes bidimensionales. Estos últimos describen interacciones de partículas cuánticas y se han convertido en herramientas teóricas estándar para describir muchos fenómenos diferentes, desde partículas elementales fundamentales hasta cuasi partículas que emergen en materiales cuánticos, como el grafeno. Algunas de estas teorías de campos conformes también describen la gravedad cuántica a través de correspondencia holográfica.

“Ahora tenemos un nuevo campo de juego para estudiar el papel de los códigos de corrección de errores cuánticos en el contexto de la teoría cuántica de campos. Esperamos que este sea un primer paso para comprender cómo funciona realmente la localidad de la información y qué se esconde detrás de todas estas hermosas matemáticas”, concluye Dymarsky.

Fuente: Soluciones de restricciones de Bootstrap modulares a partir de códigos cuánticos por Anatoly Dymarsky y Alfred Shapere, 21 de abril de 2021, Physical Review Letters. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.161602

 

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