El universo se puede utilizar como un dispositivo informático superpotente capaz de buscar respuestas a problemas supercomplejos millones de veces más rápido que una computadora cuántica hipotética hecha de la misma cantidad de átomos, dicen los matemáticos en un artículo de Physical Review D.
“Hoy creemos que las computadoras cuánticas eventualmente reemplazarán a las supercomputadoras electrónicas modernas. Pensamos en otra pregunta: ¿puede la humanidad crear algo aún más poderoso utilizando agujeros negros y los postulados de la teoría cuántica de campos?”, Dijo Stephen Jordan del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (EE. UU.).
En los últimos años, la humanidad ha comenzado a afrontar el hecho de que muchos problemas computacionales no pueden resolverse con la ayuda de supercomputadoras modernas, ni siquiera durante un tiempo comparable al de la vida del Universo. Estos incluyen tanto problemas puramente científicos, como calcular la tasa de expansión del universo o revelar la forma tridimensional de moléculas complejas, y muchos problemas prácticos, como la distribución de los flujos de tráfico o la optimización de la economía.
Muchos de estos problemas pueden resolverse utilizando dos enfoques relativamente nuevos de la informática: el uso de redes neuronales y computadoras cuánticas. El primero puede “filtrar” datos innecesarios y reducir significativamente la cantidad de información procesada, mientras que el poder del segundo crece exponencialmente a medida que aumenta el número de sus elementos.
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Según Jordan, la creación de las primeras computadoras cuánticas "grandes", que constan de varias docenas de qubits, hizo que los físicos y matemáticos se preguntaran qué tan grandes se pueden hacer tales máquinas. En principio, como apunta el científico, nada impide la creación de una computadora cuántica que incluya todos los átomos del Universo. Surge la pregunta: ¿cuán ilimitadas serán sus posibilidades?
Incluso una máquina así, como muestran los cálculos de Jordan y sus colegas, no será omnipotente; por ejemplo, la determinación exacta de la llamada constante cosmológica, la densidad de energía del vacío, un parámetro clave de la teoría de la relatividad y la cosmología moderna, tomará más tiempo que el universo entero.
Este hecho pone a los cosmólogos ante una cuestión "insoluble": por qué existe el Universo y por qué el espacio tiene las mismas propiedades en todos sus puntos, y cómo es posible determinar cuántas dimensiones existen en él y qué valores de la constante cosmológica son característicos de cada uno de ellos. Si el Universo no pudiera "resolver" este problema, entonces tendría propiedades no homogéneas, lo cual no se observa en la realidad.
Según los matemáticos estadounidenses, la respuesta a este acertijo se puede obtener si consideramos al Universo entero como una especie de computadora de “Einstein” capaz de calcular cómo se comporta el Universo de acuerdo con los principios de la relatividad y la teoría cuántica de campos. En otras palabras, el Universo debe poder "calcularse" a sí mismo para existir en la forma en que lo observamos hoy.
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Usando una idea similar, los científicos han creado un algoritmo que puede calcular los valores de la constante cosmológica con una precisión de 120 ceros después del punto decimal en solo una hora usando una computadora cuántica, utilizando datos recopilados por telescopios y otros instrumentos científicos al observar varios tipos de campos que existen en el universo.
De manera similar, según Jordan y sus colegas, es posible resolver otros problemas matemáticos y estadísticos que están más allá del poder de las computadoras cuánticas, en relación no solo con la historia del nacimiento del universo, sino también con problemas más comunes, incluidos los de naturaleza criptográfica.
