Recientes investigaciones en el campo de la física teórica han permitido simular un fenómeno que podría determinar el destino último del universo: la transición del vacío falso al vacío verdadero. Un equipo internacional, liderado por el profesor Zlatko Papic de la Universidad de Leeds, ha utilizado un ordenador cuántico de 5,564 qubits para arrojar nueva luz sobre este enigmático proceso, que, aunque teóricamente posible, se prevé que ocurra en un horizonte temporal astronómicamente largo, posiblemente millones de años.
La noción de que el universo podría estar atrapado en un vacío falso se ha debatido durante aproximadamente medio siglo. Este estado aparente de estabilidad podría ser engañoso, ya que podría estar a punto de experimentar un cambio cataclísmico hacia un estado de vacío verdadero, mucho más estable. Según Papic, «estamos hablando de un proceso mediante el cual el universo podría cambiar completamente su estructura, lo que haría que las constantes fundamentales cambien instantáneamente y que el mundo tal como lo conocemos colapse como una casa de naipes».
Avances en la simulación cuántica
La colaboración entre la Universidad de Leeds, el Forschungszentrum Jülich en Alemania y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) ha permitido a los investigadores obtener valiosos conocimientos sobre la descomposición del vacío falso. Utilizando un ordenador cuántico desarrollado por D-Wave Quantum Inc., los científicos han podido simular el comportamiento de burbujas en un vacío falso, un fenómeno que puede compararse a burbujas de líquido formándose en vapor de agua. La formación y la interacción de estas burbujas son consideradas el desencadenante de la descomposición del vacío falso.
El coautor de la investigación, el Dr. Jean-Yves Desaules, explica: «Este fenómeno es comparable a una montaña rusa que tiene varios valles a lo largo de su trayectoria, pero solo un ‘verdadero’ estado más bajo, al nivel del suelo». Si se confirma esta teoría, los principios de la mecánica cuántica podrían permitir que el universo finalmente «tunelice» hacia el estado de energía más bajo, lo que resultaría en un evento global cataclísmico.
El uso del ordenador cuántico ha permitido a los científicos observar en tiempo real la compleja «danza» de las burbujas, revelando que estas interacciones no son eventos aislados, sino que implican interacciones complejas en las que burbujas más pequeñas pueden influir en burbujas más grandes. Los hallazgos ofrecen nuevos insights sobre cómo podrían haber ocurrido tales transiciones poco después del Big Bang.
Este trabajo no solo avanza en nuestra comprensión de la física cuántica, sino que también tiene implicaciones prácticas para la computación cuántica. La investigación sugiere que el entendimiento de las interacciones de burbujas en el vacío falso podría mejorar la manera en que los sistemas cuánticos gestionan errores y realizan cálculos complejos, haciéndolos más eficientes.
La capacidad de simular y observar la dinámica de la descomposición del vacío falso en un entorno controlado representa un hito significativo en la investigación. Como señala Papic, «este trabajo emocionante, que fusiona la simulación cuántica de vanguardia con la física teórica profunda, muestra lo cerca que estamos de resolver algunos de los mayores misterios del universo». Además, resalta que los avances en tecnología cuántica pueden servir como un laboratorio de mesa para entender los procesos dinámicos fundamentales del cosmos, sin la necesidad de costosos experimentos en instalaciones de alta energía como el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN.
