El entrelazamiento cuántico es la fórmula universal que une ordenadores, agujeros negros y partículas
Unos principios universales dictan cómo la información se entrelaza en sistemas de cualquier dimensión
La Física ha descubierto un patrón común entre lo cuántico y lo cósmico. / ChatGPT/T21
EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/
T21 Madrid 11 AGO 2025
Cuando se trata de entrelazamiento cuántico, la naturaleza sigue recetas universales independientes de los ingredientes microscópicos. Geometría y una única constante resumen lo esencial de mundos tan dispares como el de las partículas elementales o el de los objetos astronómicos más extremos.
La física cuántica suele asociarse con fenómenos extraños, pero también contiene patrones simples que se esconden bajo la complejidad del universo. Un equipo internacional de físicos teóricos ha identificado uno de estos patrones ocultos: leyes universales que rigen cómo se entrelaza la información cuántica en sistemas de cualquier dimensión espacial.
Para comprender la importancia de este hallazgo, basta pensar en el entrelazamiento cuántico, esa célebre relación en la que dos partículas permanecen conectadas incluso si están separadas por enormes distancias. Esta conexión no solo es fundamental para el desarrollo de computadoras y comunicaciones cuánticas, sino que también resulta clave a la hora de afrontar misterios tan profundos como el funcionamiento de los agujeros negros o la propia estructura del espacio-tiempo.
Sin embargo, una pregunta ha quedado en el aire: ¿es posible predecir cómo se entrelaza la información en sistemas increíblemente complejos, formados por miles o millones de partículas interactuando en espacios multidimensionales?
Lupa conceptual
Precisamente a este desafío responde un estudio publicado en la revista Physical Review Letters. Empleando una herramienta matemática llamada “teoría efectiva térmica” —una especie de lupa conceptual que permite detectar tendencias generales e ignorar detalles innecesarios—, un equipo de investigadores teóricos, liderado por Kusuki, Ooguri y Pal, ha demostrado que el entrelazamiento cuántico obedece reglas universales sorprendentemente simples. Estas reglas no dependen de los “ingredientes” específicos del sistema (como el tipo de partículas o la naturaleza de las fuerzas), sino de aspectos globales, como la forma de la región analizada y la dimensionalidad del espacio en que se desarrolla este extraño fenómeno cuántico.
La clave para cuantificar el entrelazamiento ha sido la llamada entropía de Rényi, un concepto que indica cuán conectadas están entre sí distintas partes de un sistema cuántico. Lo realmente llamativo de este avance es que, para sistemas muy simétricos y bajo ciertas condiciones (como regiones con fronteras perfectamente esféricas y en estados de mínima energía), el valor de esta entropía puede anticiparse mediante una fórmula universal. Es como descubrir que, independientemente de los ingredientes exactos de una receta, cualquier pastel horneado en un molde esférico siempre tendrá un aspecto y textura similares si se mantienen ciertas proporciones.
Para llegar a estas conclusiones, los investigadores imaginaron los sistemas cuánticos como si tuvieran una “temperatura ficticia” que puede manipularse en el análisis matemático. Al observar cómo varía el grado de entrelazamiento en situaciones extremas de esa temperatura, emergen patrones generales: la entropía depende únicamente de la geometría de la región considerada y de una característica constante que condensa toda la información relevante del sistema físico. Es decir, se demuestra que, en ese régimen, los detalles microscópicos dejan de importar y lo relevante es la forma de la zona estudiada, junto con la identidad global de la teoría subyacente, recogida en esa constante.
Aplicaciones prácticas
Este descubrimiento no solo aporta simplicidad a la física fundamental; también abre la puerta a aplicaciones prácticas. Comprender cómo se organiza el entrelazamiento puede ayudar a diseñar simulaciones informáticas más eficientes, a desarrollar mejores protocolos de corrección de errores cuánticos, e incluso a explorar nuevas formas de clasificar la materia a nivel cuántico, destacan los autores de esta investigación.
El trabajo, aunque profundamente teórico, tiene implicaciones que atraviesan áreas tan diversas como la computación cuántica y la gravitación.
Además, este tipo de patrones universales tienden a puentes entre ramas antes separadas de la física, como la física de partículas y la teoría de la información, poniendo de relieve que, incluso en lo más profundo del mundo cuántico, pueden hallarse principios tan universales como las leyes más célebres de la naturaleza.
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Referencia
Universality of Rényi Entropy in Conformal Field Theory. Yuya Kusuki et al. Phys. Rev. Lett. 135, 061603; 5 August, 2025. DOI:https://doi.org/10.1103/fsg7-bs7q
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