CIENCIA. Entrelazamiento cuántico: descubren leyes universales que lo gobiernan en cualquier dimensión

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Los investigadores utilizaron la teoría de la efectividad térmica para descubrir patrones universales en el entrelazamiento cuántico en todas las dimensiones. Imagen: Stock

Los científicos descubrieron las leyes universales del entrelazamiento en cualquier dimensión. Los resultados refuerzan los vínculos entre la física de partículas, la teoría cuántica y la gravedad.

29 agosto 2025.- Un equipo internacional de físicos ha logrado un avance teórico que podría redefinir nuestra comprensión del entrelazamiento cuántico, uno de los fenómenos más misteriosos y fundamentales de la física moderna. En un estudio publicado en Physical Review Letters, los investigadores Yuya Kusuki, Hirosi Ooguri y Sridip Pal han demostrado que existen leyes universales que rigen el comportamiento del entrelazamiento cuántico en teorías de campos conformes (CFT) en cualquier número de dimensiones.

¿Qué es el entrelazamiento cuántico?

El entrelazamiento cuántico es una propiedad por la cual dos partículas pueden compartir un estado cuántico, de modo que lo que le ocurra a una afecta instantáneamente a la otra, sin importar la distancia que las separe. Esta correlación no clásica es clave en tecnologías emergentes como la computación cuántica y la criptografía cuántica.

Entrelazamiento cuántico en dimensiones 1+1 y 2+1. Crédito: Yuya Kusuki

El papel de la entropía de Rényi

Para estudiar el entrelazamiento, los físicos utilizan medidas como la entropía de Rényi, que cuantifica cuán entrelazado está un sistema. El nuevo estudio demuestra que, en el límite en que el parámetro de Rényi tiende a cero, esta entropía sigue una fórmula universal que depende únicamente de la geometría del sistema y de una constante cosmológica que encapsula las propiedades de la teoría.

La fórmula se aplica a sistemas con fronteras esféricas y revela que el comportamiento del entrelazamiento no depende de los detalles específicos del modelo físico, sino de principios generales compartidos por todas las CFTs.

Teoría térmica efectiva y analogía con la fórmula de Cardy

Los autores utilizaron una técnica llamada teoría térmica efectiva, que permite estudiar el sistema como si estuviera en equilibrio térmico, incluso cuando la temperatura varía según la posición. Esta aproximación les permitió derivar una versión generalizada de la famosa fórmula de Cardy, que describe la densidad de estados en sistemas bidimensionales, ahora extendida a dimensiones superiores.

Análisis del entrelazamiento cuántico en un sistema cuántico de muchos cuerpos mediante la teoría térmica efectiva, que revela características universales del entrelazamiento cuántico. Crédito: Yuya Kusuki

Implicaciones para la física teórica

Este descubrimiento no solo proporciona herramientas más precisas para calcular el entrelazamiento en sistemas complejos, sino que también refuerza la idea de que el universo obedece principios matemáticos profundamente simétricos. Las leyes universales halladas podrían aplicarse en contextos tan diversos como la física de agujeros negros, la holografía cuántica y la teoría de cuerdas.

En palabras del equipo, “la universalidad del entrelazamiento revela una estructura oculta en la naturaleza que trasciende los detalles particulares de cada sistema físico”.

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