Encuentran relación entre la física cuántica y la teoría de juegos

Investigadores de las Universidades de Bristol y Ginebra han descubierto por un enlace profundo entre dos áreas de la ciencia moderna aparentemente sin ninguna conexión

Mientras la investigación tiende a convertirse en muy especializada y comunidades enteras de científicos puedan trabajar en temas específicos con sólo unas pocas conexiones entre ellos, el físico Dr. Nicolas Brunner y el profesor matemático Noé Linden trabajaron juntos para descubrir una conexión profunda e inesperada entre dos áreas de especialización: la teoría de juegos y la física cuántica.

El Dr Brunner dijo: «De vez en cuando se establecen conexiones entre temas que parecen, a primera vista, no tener nada en común. Estos nuevos enlaces tienen potencial de disparar un progreso significativo y abrir caminos totalmente nuevos para la investigación.»

La teoría del juego —que se utiliza hoy en día en una amplia gama de áreas como la economía, las ciencias sociales, la biología y la filosofía— proporciona un marco matemático para describir una situación de conflicto o de cooperación entre agentes racionales inteligentes. La meta principal es predecir el resultado del proceso. A principios de la década de los 50, John Nash mostró que las estrategias adoptadas por los jugadores forman un punto de equilibrio (llamado equilibrio de Nash) para el cual ninguno de los jugadores tiene un incentivo para cambiar de estrategia.

La mecánica cuántica, la teoría que describe la física de los objetos pequeños como las partículas y los átomos, prevé una amplia gama de fenómenos sorprendentes y, a menudo, sorprendentemente contrarios a la intuición, como la no localidad cuántica. En la década de los 60, John Stewart Bell demostró que las predicciones de la mecánica cuántica son incompatibles con el principio de localidad, es decir, con el hecho de que un objeto puede ser influenciada directamente sólo por su entorno inmediato y no por eventos distantes. En particular, cuando los observadores remotos realizan mediciones en un par de partículas cuánticas entrelazadas, como los fotones, los resultados de estas mediciones están altamente correlacionados. De hecho, estas correlaciones son tan fuertes que no pueden ser explicados por ninguna teoría física que respete el principio de localidad. Por lo tanto, la mecánica cuántica es una teoría no local, y el hecho de que la naturaleza es no local se ha confirmado en numerosos experimentos.

En un documento publicado en la revista Nature Communications, el Dr Brunner y el Profesor Linden mostraron que los dos sujetos anteriores, de hecho, están profundamente conectados, con los mismos conceptos apareciendo en ambos campos. Por ejemplo, la noción física de localidad aparece de forma natural en los juegos en donde los jugadores adoptan una estrategia clásica. De hecho, el principio de localidad establece un límite fundamental para el rendimiento que pueden alcanzar los jugadores clásicos (es decir, obligado por las reglas de la física clásica).

A continuación, llevando la mecánica cuántica al juego, los investigadores demostraron que los jugadores que pueden utilizar recursos cuánticos, tales como partículas cuánticas entrelazadas, pueden superar a los jugadores clásicos. Es decir, los jugadores cuánticos logran mejor rendimiento que el que cualquier otro jugador clásico jamás podría.

El Dr. Brunner dijo: «Una ventaja así podría, por ejemplo, ser útil en las subastas, que son bien descritas por el tipo de juegos que hemos considerado. Por lo tanto, nuestro trabajo no sólo abre un puente entre dos comunidades científicos separadas, sino que también abre nuevas aplicaciones posibles para las tecnologías cuánticas.»

Artículo original: ‘Connection between Bell nonlocality and Bayesian game theory‘, por Nicolas Brunner y Noah Linden en Nature Communications.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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