Los científicos están ampliando los límites de nuestra comprensión del universo con nuevos descubrimientos en física cuántica y cosmología. En España, los investigadores han utilizado computadoras cuánticas de IBM para simular la creación de partículas en un universo en expansión, mientras que otro equipo ha analizado las ondas gravitacionales provenientes de la fusión de agujeros negros, revelando potencialmente asimetrías ocultas en el cosmos.
El estudio publicado en Scientific Reports, dirigido por Marco Díaz Maceda de la Universidad Autónoma de Madrid, demuestra la simulación cuántica digital de la teoría cuántica de campos para el espacio-tiempo curvo (QFTCS). El QFTCS trata la materia y los campos de fuerza de forma cuántica, manteniendo el espacio-tiempo como un fondo clásico descrito por la relatividad general. Este enfoque permite a los físicos estudiar los efectos cuánticos en el espacio-tiempo curvo sin necesidad de una teoría completa de la gravedad cuántica.
Los investigadores lograron simular la creación de partículas en el espacio-tiempo en expansión, con resultados que coinciden con las predicciones teóricas. Utilizaron un circuito cuántico diseñado para simular el proceso utilizando el procesador Eagle de 127 qubits de IBM, comenzando con el universo en un estado de vacío e implementando el circuito para la creación de partículas. Los investigadores codificaron los estados cuánticos del campo en qubits físicos reales, cada uno correspondiente a los cuatro niveles de excitación del sistema.
Mientras tanto, un equipo dirigido por Juan Calderón Bustillo de la Universidad de Santiago de Compostela ha analizado las ondas gravitacionales provenientes de 47 fusiones de agujeros negros. Descubrieron que, si bien la mayoría de las fusiones no muestran una preferencia por la polarización izquierda o derecha, un evento, designado como GW200129, rompió la simetría especular. Esto sugiere que algunas fusiones de agujeros negros pueden tener planos orbitales en precesión, lo que podría afectar nuestra comprensión del comportamiento a gran escala del universo.
Estos hallazgos podrían tener implicaciones de gran alcance para la cosmología y la unificación de la relatividad general y la física cuántica. El equipo cree que las fusiones asimétricas especulares podrían producir una emisión neta de fotones polarizados desde el vacío cuántico, similar a la radiación de Hawking. Su investigación, publicada en Physical Review Letters, destaca el potencial tanto de las simulaciones cuánticas como de las observaciones de ondas gravitacionales para revelar nuevos conocimientos sobre el funcionamiento fundamental del universo.