Altas, muy altas energías, partículas, el universo, computación cuántica, muchos misterios fascinantes por resolver se reunieron en las voces de investigadores de primer nivel y estudiantes avanzados en un encuentro internacional, organizado por el Instituto Balseiro (CNEA - UNCUYO) en su campus, dentro del Centro Atómico Bariloche. Se trató de la Escuela y Workshop Simons–Balseiro “Aspectos Avanzados de Teoría Cuántica de Campos”. 

Las actividades se distribuyeron de modo que, del 18 al 22 de mayo, se llevó a cabo la escuela, y, del 25 al 27, las ponencias y discusiones de investigadores, a las que los alumnos pudieron acceder también. Participaron 85 personas provenientes de 11 países de Europa y de América. El evento se llevó a cabo con el apoyo de la Fundación Simons.

La Teoría Cuántica de Campos es un paso más hacia la comprensión del comportamiento de la materia que nos conforma y rodea, así como de la energía. Cercana a cumplir cien años, esta teoría logra reunir, a partir de complejas relaciones matemáticas, a la Mecánica Cuántica con la Relatividad Especial.

La Mecánica Cuántica, entre muchas otras propiedades, explica que las partículas elementales, esas que no contienen a ninguna otra en su interior, como el electrón, pueden comportarse como onda y como partícula. Mientras que la relatividad general vincula al espacio con el tiempo y determina un límite de velocidad en el vacío para cualquier partícula, que es la velocidad de la luz. Esta unión permite aumentar la “lupa” para comprender, por ejemplo, cómo interactúan las partículas entre sí. Cuestiones que se vinculan con lo más abstracto y lo más concreto de la vida cotidiana.

Generaciones y saberes

Sobre el formato del encuentro, Marina Huerta, docente del Balseiro, investigadora del CONICET y una de las organizadoras del evento, explicó que, con el fin de que la actividad se pudiera aprovechar al máximo, se aseguraron de que hubiera mucho espacio para que se llevaran a cabo charlas de estudiantes avanzados de doctorado y, para alumnos menos avanzados, sesiones de pósters largas.

“Donde los oradores, que son personas muy, muy preparadas, muchos de ellos autores de los libros con los que los chicos estudian, estuvieran presentes y tuviesen la oportunidad de contarles qué es lo que están haciendo y que estuviésemos en el paso de donde están, también, los estudiantes de grado para que sumen, para que vean”, destacó Huerta. 

“Hay temas que están por arriba de lo que los alumnos pueden aprovechar, pero eso también es importante, porque es como una semillita de curiosidad”, agregó la física. Y esa semilla de curiosidad fue motivada por el equipo organizador, también integrado por: Horacio Casini, César Fosco, Javier Magán, Gonzalo Torroba, del grupo de Física de Partículas y Campos del Centro Atómico Bariloche, tres de ellos, docentes del Instituto Balseiro. Entre otras charlas, hubo presentaciones brindadas por profesores e investigadores como Alexander Zamolodchikov, Mikhail Shifman, Mark Srednicki, Christopher Fewster, Jaume Gomis y Stefan Hollands.

Por la mirilla de mundos subatómicos

Los temas que se discutieron tanto durante la escuela como dentro de las charlas de investigadores del más alto nivel internacional son complejos: parecen alejados de lo cotidiano y muy abstractos. Sin embargo, a través de las matemáticas avanzadas contemplan desde la composición de nuestro universo hasta cuestiones vinculadas a la próxima generación de computadoras: las cuánticas.

Uno de los expositores es el físico David Blanco, que trabaja en el Instituto de Física de Buenos Aires como investigador del CONICET y es profesor en el Departamento de Física de la UBA. El investigador explicó que se desempeña en teoría de campos en un área un tanto separada de la física, que es la teoría de la información. “Así que esa es la gran área,  la confluencia de la teoría de la información en el contexto de la física de altas energías” destacó. 

Además, resaltó que entender justamente cómo es esa correlación cuántica en el contexto de la física de altas energías “ha permitido probar cosas que desde otro ángulo no se habían podido ver previamente”. Dio como ejemplo la paradoja de la información de los agujeros negros.

Consultado sobre el posible vínculo entre estas áreas de investigación y el avance de la computación cuántica, Blanco, egresado del Instituto Balseiro, explicó: “De hecho, la computación cuántica surgió cuando uno entendió que los sistemas de computación responden a las leyes básicas de la física”. 

El doctor en Física destacó que cuando se trabaja en computación clásica se suele pensar que el sistema responde a leyes clásicas de la física. Pero que al final se guarda información y se transmite información usando sistemas que son inherentemente cuánticos, que satisfacen propiedades, a nivel microscópico, que son fundamentales. Y que entonces ese fue el origen de la computación cuántica, destacó. 

El investigador observó que muchos trabajos, justamente, están conectados con aspectos de la computación cuántica y que algunos de ellos son hasta curiosos. En los mismos se encuentran estructuras de códigos en computación cuántica que son muy similares a una estructura que aparece en la teoría de campos en lo que se conoce como holografía. 

“Son trabajos que son misteriosos, que nadie entiende completamente bien hoy en día, en los cuales hay mucha investigación, pero sí, está relacionada, está relacionada porque, de vuelta, el área de la información cuántica fue la que causó el origen de la computación cuántica actual”, comentó Blanco.

Joaquín Otero Schroeder, que es doctorando en el departamento de física de la Universidad Nacional de La Plata y trabaja en el Instituto de Física de la Plata, contó que su interés por participar en el congreso fue aprender de investigadores de nivel internacional. Y que también fue una oportunidad para conocer a colegas y poder formar alguna colaboración o intercambiar información. 

Explicó que su área de estudio se engloba dentro de la Teoría de Campos y que consiste en la creación de teorías efectivas a partir de un cierto patrón de ruptura de simetría. Agregó que su trabajo colabora en la descripción de cuestiones, por ejemplo, vinculadas al electromagnetismo, que es la base de las telecomunicaciones.

La frutilla de la torta: Los 40 años del Teorema C

Esta Escuela y Workshop Simons–Balseiro se organizó bajo la consigna de reconocer el aniversario 40 del Teorema C. Respecto de este punto, Marina Huerta explicó que hace cuarenta años, Alexander Zamolodchikov realizó un gran aporte al campo, que es este Teorema C, que fue un aporte que permite establecer vínculos relevantes entre las diversas teorías que conforman la Teoría Cuántica de Campos en una dimensión.

Si bien el investigador iba a participar presencialmente del encuentro, no pudo hacerlo por motivos de salud, pero pudo hacerlo por videollamada. Así, con entusiasmo, Huerta destacó: “Fue fantástico escuchar a Zamolodchikov. Se dedicó a charlar con nosotros por dos horas. Estuvieron todos los estudiantes, todos los oradores, así que bueno, fue espectacular”. 

Huerta es una física teórica reconocida internacionalmente, quien recibió la Medalla Dirac en 2024 junto a Horacio Casini, ambos docentes del Balseiro. Consultada sobre su área de investigación, la física explicó que trabaja en la conjugación de dos lenguajes, el de la teoría cuántica de campos con el de la teoría cuántica de la información. Allí entra en juego la entropía de entrelazamiento, que es una cantidad que fue originalmente definida para la teoría de información y que cuando se la aplica a la teoría cuántica de campos se encuentran respuestas, preguntas que originalmente no se podían responder.

“Esto está conectado justo con el teorema C, porque así como Zamolodchikov probó este teorema de qué puntos fijos del espacio de teorías se pueden conectar con otros, usando la entropía de entrelazamiento, uno también puede demostrar teoremas parecidos al de Zamolodchikov, pero ahora para dimensión dos y para dimensión tres, que es en la que nosotros vivimos”, dijo Huerta.

Como evaluación final, la investigadora señaló que el encuentro fue exitoso. Además, destacó que, sumados a los estudiantes argentinos, pudieron traer estudiantes de otros países de Latinoamérica, como Uruguay, Chile y Brasil. “Estoy súper contenta, la verdad que todas las devoluciones…, ¡Y la de algunos de los profesores que ya se fueron! Las cosas que nos han escrito antes de irse, el impacto. El impacto en los estudiantes”, expresó con alegría. 

El encuentro reunió a distintas generaciones de investigadores y estudiantes para seguir enriqueciendo el conocimiento de la humanidad sobre grandes temas de la naturaleza. Conocimiento que, muchas veces, redunda también en desarrollos tecnológicos.