¿Podría ser el Universo un ordenador cuántico gigante?

La idea básica de un Universo digital podría ser comprobable, es la hipótesis que recoge el nuevo estudio publicado por la revista Nature. ¿Y cómo sería posible? Para que el cosmos haya sido producido por un sistema de bits de datos a la diminuta escala de Planck -una escala a la que se espera que se rompan las actuales teorías de la física-, el espacio y el tiempo deben estar formados por entidades discretas y cuantizadas.  

Uno de los pioneros en este pensamiento fue el físico e informático estadounidense Edward Fredkin, al que debemos el comienzo de la era de los ordenadores cuánticos. Fredkin acabó dirigiendo el Proyecto MAC, un instituto de investigación que evolucionó hasta convertirse en el Laboratorio de Ciencias Informáticas del MIT. 

Visión de futuro  Edward Fredkin trabajando en un procesador de datos programado. Crédito: School of Computer Science/Carnegie Mellon University

A finales de la década de 1960, la IA era todavía un concepto teórico, pero Fredkin fue uno de los primeros en comprender los retos políticos que planteaban las máquinas capaces de aprender y tomar decisiones de forma autónoma, incluso para la seguridad nacional. En aquella época, la computación reversible se consideraba imposible.  

Pero en 1981, sin embargo, la historia dio un nuevo giro, cuando Fredkin y su compañero Toffoli organizaron el Simposio de Física de la Computación en el MIT. En una intervención que se ha hecho famosa, sugirió que, en lugar de intentar simular fenómenos cuánticos con ordenadores digitales convencionales, algunos sistemas físicos que muestran un comportamiento cuántico podrían ser mejores herramientas.  

Física digital 

La computación reversible "era realmente una condición previa esencial para poder concebir los ordenadores cuánticos", afirma Seth Lloyd, ingeniero mecánico del MIT que en 1993 desarrolló lo que se considera el primer concepto realizable de ordenador cuántico.  

En su artículo de 1982, Fredkin y Toffoli habían empezado a desarrollar su trabajo sobre computación reversible en una dirección bastante diferente. Comenzaron con una analogía aparentemente frívola: una mesa de billar. Mostraron cómo los cálculos matemáticos podían representarse mediante interacciones totalmente reversibles entre bolas de billar, suponiendo una mesa sin fricción y bolas que interactúan sin rozamiento. 

Según Fredkin, el universo es una colección de bits computacionales, células que pueden cambiar de estado según un conjunto definido de reglas determinadas por los estados de las otras células que las rodean. Con el tiempo, estas sencillas reglas pueden dar lugar a todas las estructuras complejas del cosmos, incluyendo la vida. 

Hacia el reino cuántico 

Algunos científicos como Lloyd consideran que la teoría original del universo digital de Fredkin tiene "impedimentos muy serios para que un universo digital clásico pueda comprender los fenómenos de la mecánica cuántica". Pero si se cambian las reglas de cálculo clásicas de la física digital de Fredkin por reglas cuánticas, muchos de esos problemas desaparecen. Se pueden captar características intrínsecas de un universo cuántico, como el entrelazamiento entre dos estados cuánticos separados en el espacio, de una forma que una teoría basada en ideas clásicas no puede. 

Se pueden captar características intrínsecas de un universo cuántico, como el entrelazamiento entre dos estados cuánticos separados en el espacio // Crédito: Invdes 

Tales propuestas son muy distintas de la idea más reciente de que vivimos en una simulación informática, avanzada por el filósofo sueco Nick Bostrom en la Universidad de Oxford, Reino Unido, entre otros. 

Mientras que el Universo digital postula que las condiciones iniciales básicas y las reglas del universo computacional surgieron de forma natural, del mismo modo que las partículas y las fuerzas de la física tradicional surgieron de forma natural en el Big Bang y sus secuelas, la hipótesis de la simulación postula que el Universo fue construido deliberadamente por algunos programadores alienígenas inteligentes muy avanzados, quizá como una especie de gran experimento, o incluso como una especie de juego, un esfuerzo inverosímil, en opinión de Lloyd. 

El efecto de un espacio-tiempo tan granular podría manifestarse, por ejemplo, en diminutas diferencias en el tiempo que tarda la luz de distintas frecuencias en propagarse a través de miles de millones de años luz. Sin embargo, para concretar la idea, probablemente haría falta una teoría cuántica de la gravedad que estableciera la relación entre los efectos de la teoría general de la relatividad de Einstein a macroescala y los efectos cuánticos a microescala. Hasta ahora, los teóricos no lo han conseguido.  

Sería sólo el último giro de una historia poco convencional. El propio Fredkin pensaba que su falta de una educación típica en física fue, en parte, lo que le permitió llegar a sus distintivos puntos de vista sobre el tema.