Físicos y matemáticos han buscado una Teoría del todo que unifique la relatividad general y la mecánica cuántica. Mientras que la relatividad explica la gravedad y los fenómenos a gran escala, tales como la dinámica de las estrellas y las galaxias en el Universo, la mecánica cuántica explica los fenómenos microscópicos a escalas subatómicas y moleculares. Creo haber descubierto una respuesta que puede conducir a esa teoría universal y mostrar de donde surgió el espacio tiempo.
El principio holográfico es ampliamente considerado una parte esencial de una teoría universal exitosa. Este principio afirma que la gravedad de un volumen tridimensional puede ser descrita por la mecánica cuántica en una superficie bidimensional del volumen circundante. De forma particular, las tres dimensiones del volumen deberán surgir a partir de las dos dimensiones de la superficie. Sin embargo, la comprensión de los mecanismos para el surgimiento del volumen hasta ahora no estaba definida.
Un nuevo estudio dirigido por Hirosi Ooguri, profesor de la Universidad de Tokio, en Japón, junto a un grupo de colaboradores, descubrió que el entrelazamiento cuántico es la clave para resolver este problema. Aplicando una teoría cuántica (que excluye la gravedad), mostraron cómo calcular la densidad de energía, que es una fuente de interacciones gravitacionales en tres dimensiones, usando datos de entrelazamientos cuánticos en la superficie. Más o menos es como diagnosticar las condiciones del interior de tu cuerpo analizando imágenes de rayos X en hojas bidimensionales.
Esto permitió a los científicos interpretar propiedades universales del entrelazamiento cuántico como condiciones para la densidad de energía que deben ser satisfechas por cualquier teoría cuántica consistente de la gravedad, sin incluir explícitamente la gravedad. La importancia del entrelazamiento cuántico fue sugerida previamente, pero su papel en el surgimiento del espacio tiempo no estaba clara hasta este trabajo.
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno por el que los estados cuánticos, tales como rotación o polarización de partículas en sitios diferentes, no pueden ser descritos de forma independiente. Medir (es, por consecuencia, actuar sobre) una partícula significa que también se actúa sobre otra, algo que Einstein llamó “acción fantasmal a distancia”. El trabajo de Ooguri y sus colaboradores muestra que ese entrelazamiento cuántico genera las dimensiones adicionales de la teoría gravitacional.
“Se sabe que el entrelazamiento cuántico está relacionado con cuestiones profundas en la unificación de la relatividad y la mecánica cuántica, tales como la paradoja de la información de los agujeros negros y la paradoja de firewall. Este artículo arroja nueva luz sobre la relación entre entrelazamiento cuántico y la estructura microscópica del espacio tiempo a través de cálculos explícitos. La interfaz entre la gravedad cuántica y la ciencia de la información se está haciendo cada vez más importante para ambas áreas.
La fórmula Ryu-Takayanagi se refiere la entropía enredo en una teoría conforme de campos a la zona de una superficie mínima en su holográfica dual. Se demuestra que esta relación se puede invertir para cualquier estado en la teoría conforme de campos para calcular el tensor de energía-impulso mayor, cerca de la frontera del espacio-tiempo mayor, la reconstrucción de los datos locales en la mayor parte del enredo en el límite. También mostramos que la positividad, monotonía y convexidad de la entropía relativa a los pequeños dominios esféricos entre las matrices de densidad reducida de cualquier estado y del estado fundamental de la teoría conforme de campos están garantizados por las condiciones de positividad en la densidad de energía importa a granel. Como positividad y la monotonía de la entropía relativa son propiedades generales de los sistemas cuánticos, esto puede interpretarse como una derivación de las condiciones de energía a granel en cualquier sistema holográfico para el que se aplica la prescripción Ryu-Takayanagi. Se discute una interpretación teórica de información de la convexidad en términos de la métrica Fisher.
http://authors.library.caltech.edu/58294/1/PhysRevLett.114.221601.pdf
