El universo lo recuerda todo desde el Big Bang: la inquietante teoría cuántica que sugiere que el cosmos tiene memoria
Una nueva teoría física propone que el espacio-tiempo almacena información como una red de memoria cuántica. Llega "Quantum Memory Matrix", que explicaría la materia oscura, como si de una película de ciencia ficción se tratase.
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Eugenio M. Fernández Aguilar
Físico, escritor y divulgador científico. Director de Muy Interesante Digital
Creado: 5.10.2025
Desde que se descubrió que los agujeros negros no solo tragan todo lo que cae en ellos, sino que también plantean serios dilemas sobre qué ocurre con la información de esa materia desaparecida, los físicos se han enfrentado a un desafío crucial: ¿puede realmente perderse la información en el universo? La respuesta clásica de la relatividad general parecía ser que sí. Pero la mecánica cuántica no lo permite. En medio de este conflicto, surge una idea, cuanto menos, inquietante: ¿y si el propio tejido del universo guarda un registro permanente de todo lo que sucede?
Esa es la propuesta del físico Florian Neukart y su equipo, que han desarrollado una nueva teoría llamada Quantum Memory Matrix (QMM). En ella, el espacio-tiempo no solo actúa como el escenario donde ocurre la física, sino que también funciona como una red de memoria cuántica. Esta matriz registraría cada interacción fundamental desde el origen del cosmos, y tendría efectos reales y medibles sobre su evolución. Según este marco, la información no desaparece jamás, sino que queda grabada para siempre en celdas microscópicas del espacio.
Una nueva forma de ver el espacio-tiempo
En la teoría QMM, el universo no es continuo, como lo describe la relatividad, sino que está compuesto por una especie de rejilla cuántica. Cada una de estas unidades mínimas, del tamaño de Planck, contiene una cantidad finita de información. A medida que las partículas atraviesan el espacio o interactúan entre sí, dejan una huella en estas celdas. Esa huella se representa mediante una variable llamada campo de entropía de impronta, que resume cuánta información se ha almacenado en cada punto del espacio.
Lo relevante es que esta información acumulada influye directamente en la geometría del universo. No solo importa la masa o la energía para curvar el espacio, como enseñó Einstein, sino también la distribución y los gradientes de información cuántica. Este enfoque es lo que los autores denominan “dualidad geometría–información”, y cambia por completo la forma de pensar sobre la gravedad, los agujeros negros y el origen de las estructuras cósmicas.
El artículo explica que “cada celda a escala de Planck del espacio-tiempo almacena información cuántica sobre la materia que cae”, y que esa información, una vez registrada, sobrevive incluso a eventos extremos como un colapso gravitatorio o un rebote cósmico.
El crecimiento de los pozos de información es más rápido que el de la materia oscura estándar, favoreciendo la formación temprana de agujeros negros primordiales. Fuente: arXiv
Agujeros negros primordiales y pozos de información
Una de las consecuencias más impactantes de esta teoría es que puede explicar la formación de agujeros negros primordiales (PBHs), sin necesidad de suposiciones adicionales como campos inflacionarios exóticos o fluctuaciones anómalas. Según los autores, las regiones del universo temprano donde se acumula más entropía de impronta actúan como “pozos de información”, es decir, zonas con una mayor curvatura que favorecen el colapso gravitatorio.
En condiciones adecuadas, estas fluctuaciones informacionales superan un umbral de densidad crítica (δ ≃ 0,3) y colapsan formando agujeros negros. Este mecanismo se describe como robusto y natural dentro del marco QMM. De hecho, los autores muestran que “las sobredensidades de información crecen linealmente con el factor de escala”, lo que significa que aumentan en intensidad al mismo ritmo que se expande el universo .
El rango de masas de estos agujeros negros se ajusta sorprendentemente bien a las observaciones actuales, desde los detectados por ondas gravitacionales (como los de LIGO-Virgo) hasta aquellos que podrían representar una fracción importante de la materia oscura. Esta predicción convierte a la QMM en una candidata fuerte para explicar la formación temprana de objetos compactos sin recurrir a partículas nuevas ni a teorías especulativas.
Memoria, gravedad y ciclos cósmicos
Pero el alcance de la teoría no se limita a los agujeros negros. Una de sus implicaciones más sugerentes es que el universo podría tener un número finito de ciclos de expansión y contracción, determinados por la capacidad informacional del espacio-tiempo. En cada fase de contracción, la entropía de impronta se comprime, pero no se borra. Al llegar a cierto umbral, la acumulación de memoria impide un colapso completo y provoca un nuevo “rebote” que inicia otro ciclo expansivo.
Este comportamiento se analiza dentro de una cosmología de tipo “big bounce” (gran rebote), donde no hay un comienzo absoluto, sino una sucesión de fases. El artículo afirma que “la entropía sobreviviente contribuye como una forma de polvo efectivo, generando curvatura donde S(x) es grande”. Esta frase resume la idea de que la información acumulada tiene consecuencias físicas reales, comparables a las de una forma de materia.
Al comparar el modelo con datos observacionales, los autores estiman que el universo ya ha pasado por al menos tres ciclos anteriores, y que podría tener solo unos pocos restantes antes de alcanzar el límite de saturación de memoria. En ese momento, ya no se producirían nuevos rebotes, y el universo entraría en una fase final de expansión lenta.
Las distorsiones predichas por la QMM en el fondo cósmico podrían ser detectadas por futuras misiones como PIXIE. Fuente: arXiv
Implicaciones para la materia oscura y la energía oscura
La teoría QMM también ofrece una explicación para dos de los componentes más desconcertantes del cosmos: la materia oscura y la energía oscura. En lugar de postular partículas aún no detectadas, este marco sugiere que las concentraciones de entropía de impronta se comportan como materia oscura, generando atracción gravitatoria sin emitir luz.
En cuanto a la energía oscura, el artículo plantea que cuando las celdas del espacio-tiempo se saturan de información, ya no pueden registrar nuevos eventos de forma independiente. Esa saturación genera un efecto de “energía residual” que se manifiesta como una aceleración en la expansión del universo, en línea con lo observado a través de las supernovas y el fondo cósmico de microondas.
El hecho de que una sola teoría pueda abordar al mismo tiempo estos dos grandes enigmas, sin introducir entidades adicionales, la convierte en un marco especialmente atractivo para los cosmólogos teóricos. Además, los autores han identificado firmas observables —como distorsiones en el espectro del fondo cósmico y ondas gravitacionales de baja frecuencia— que podrían confirmar o refutar esta propuesta en los próximos años.
Una teoría que se puede poner a prueba
Una de las fortalezas de la propuesta QMM es que no se limita al terreno especulativo. Los autores han desarrollado simulaciones numéricas del colapso de pozos de información, han mapeado la relación entre modos de densidad y masas de PBHs, y han evaluado su compatibilidad con observaciones actuales de lentes gravitacionales, ondas gravitacionales, y anisotropías del fondo cósmico.
Más aún, han probado algunos aspectos del modelo en computadoras cuánticas reales. Al tratar los qubits como análogos de celdas de espacio-tiempo, diseñaron protocolos de escritura y lectura basados en el operador de impronta, logrando recuperar los estados originales con más del 90 % de fidelidad. Este resultado sugiere que los principios matemáticos de la teoría son implementables en sistemas físicos reales, lo que abre la puerta a nuevas aplicaciones en computación cuántica.
Si se confirman sus predicciones, la QMM no solo resolvería el problema de la pérdida de información en los agujeros negros, sino que también permitiría una comprensión unificada del universo como un sistema dinámico, informacional y cíclico.
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Referencias
Florian Neukart, Eike Marx, Valerii Vinokur. Information Wells and the Emergence of Primordial Black Holes in a Cyclic Quantum Universe. arXiv, 14 de junio de 2025. https://doi.org/10.48550/arXiv.2506.13816.
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