Las computadoras cuánticas desafiarán a la gravedad ⚡ экспресс
La relatividad general y la mecánica cuántica son incompatibles a la escala de Planck. Esta hipótesis se puede comprobar si una computadora cuántica supera el límite clásico de una operación por volumen-tiempo de Planck, equivalente a 2^491 m^{-3} s^{-1}. El trabajo establece una relación cuantitativa entre el número de cúbits lógicos y el grado en que se cuestiona la clasicidad. Se demuestra que 500 cúbits lógicos bastan para rechazar teorías limitadas por condiciones de laboratorio. Se consideran los costos computacionales y de comunicación a todas las escalas hasta el universo observable; el límite último es una computadora cuántica con 1600 cúbits lógicos. Cabe destacar que los planes actuales de computadoras cuánticas comerciales prevén superar este límite, lo que hace que el enfrentamiento de la gravedad cuántica sea comprobable experimentalmente.
El gran misterio de la física es cómo unir la curvatura del espacio-tiempo y la mecánica cuántica. A la longitud de Planck, miles de millones de veces más pequeña que un átomo, las leyes dejan de funcionar. Este umbral lo descubrió Max Planck.
La información fluye a través del espacio-tiempo como el agua por una esponja. En el mundo cotidiano, la esponja absorbe a la máxima velocidad. De forma análoga, existe un límite clásico de procesamiento de datos: 2⁴⁹¹ operaciones por segundo por metro cúbico. Una cifra tan enorme que supera el número de átomos en todo el Universo visible. Ninguna computadora ordinaria puede romper esa barrera.
Pero una computadora cuántica sí puede «absorber» información más rápido. Si supera ese ritmo natural, veremos la gravedad cuántica, la teoría que une la gravedad con el micromundo. Para una prueba de laboratorio bastan 500 cúbits lógicos, células cuánticas protegidas de interferencias. El límite absoluto para el Universo entero es de solo 1600 cúbits lógicos. Esta estimación resuena con los trabajos de Jacob Bekenstein sobre agujeros negros. Sorprendentemente, las hojas de ruta comerciales de computadoras cuánticas prometen alcanzar los 1600 cúbits en pocos años. John Preskill predijo que las máquinas cuánticas pondrían a prueba la física fundamental. Parece que ese momento casi ha llegado.
🎯 El número 2⁴⁹¹ es tan grande que, si cada átomo del Universo visible realizara cálculos a la velocidad de la luz, su rendimiento combinado aún no alcanzaría ese límite.
🎬 La idea de cálculos que desvelan los cimientos de la realidad recuerda a la ciencia ficción, por ejemplo, la novela «Diáspora» de Greg Egan.