Un ordenador cuántico arma con entrelazamiento el esqueleto del espacio-tiempo
En un ordenador cuántico con 36 iones de iterbio se construyó un modelo de espacio-tiempo que cabe en unas pocas decenas de cúbits. Los iones se mantienen atrapados y se controlan con pulsos láser, y sus estados se entrelazan hasta formar un esqueleto parecido a las vigas de un edificio invisible. Cada viga es una conexión entre dos cúbits, y cuantas más conexiones hay, más sólida es la estructura.
El experimento puso a prueba una fórmula que antes solo se conocía sobre el papel. En el código sin magia, la «protoárea» medida seguía siendo igual a dos, por mucho que cambiara el entrelazamiento de los cúbits internos. Esto significa que la frontera del código vigila el interior con precisión de bit: si algo cambia dentro, la frontera actualiza al instante su información y el área no se mueve.
Después se añadió magia al código. En el mundo cuántico la magia no es un truco, sino un recurso que no se puede obtener con operaciones corrientes, esas que cubren los circuitos estabilizadores. Un desplazamiento de los ángulos de rotación de las puertas de fracciones de radián activó ese recurso, y la protoárea empezó a crecer junto con el entrelazamiento interior. Cuanta más magia, más pronunciada la pendiente: con el valor máximo, la diferencia entre los puntos extremos fue de unos 0.2.
El segundo ensayo conectó dos códigos de este tipo, como dos edificios entre los que se tiende un pasillo común. Cuanto más se entrelazaban los cúbits de un código con los del otro, más pequeña se volvía la protoárea. Es parecido a como un puente entre dos regiones del espacio se acorta cuando se «cosen» con más conexión cuántica. Las pendientes salieron entre −0.17 y −0.91 según el tamaño del circuito y la proporción de magia.
El resultado devuelve a la imagen del esqueleto: el entrelazamiento aporta las vigas y la magia las convierte en uniones vivas que permiten al edificio cambiar de forma en respuesta a los sucesos internos. El ordenador cuántico lo mostró por primera vez en el laboratorio, y no en una ecuación.
En el experimento se utilizaron hasta 56 puertas ZZ de dos cúbits en un mismo circuito, y para la tomografía de un estado de tres cúbits fue necesario medir 27 bases de Pauli distintas, cada una con 2100 ejecuciones. En total se realizaron más de 10^6 mediciones.
La idea de que el espacio-tiempo pueda estar «tejido» de entrelazamiento cuántico resuena con la novela de Greg Egan «La escalera de Schild», donde los físicos descubren que el vacío posee una estructura oculta, y también con el concepto «It from Qubit» de John Wheeler, popularizado en la ciencia ficción.