Un equipo internacional de físicos ha logrado una hazaña sin precedentes al demostrar que los ordenadores cuánticos pueden exhibir un comportamiento que no puede ser imitado por máquinas clásicas. Esta investigación, publicada en la revista Physical Review X, marca un avance decisivo en la validación de la computación cuántica, un área que ha generado tanto entusiasmo como escepticismo en la comunidad científica.
Investigadores de la Universidad de Leiden (Países Bajos), la Tsinghua University (Pekín) y la Universidad de Zhejiang (Hangzhou, China) han utilizado un sistema de 73 qubits para certificar experimentalmente correlaciones cuánticas genuinas en un sistema de muchos cuerpos, algo que nunca se había logrado a esta escala. Esta confirmación a gran escala es fundamental para verificar que lo cuántico no es solo una ilusión, sino una realidad tangible que puede revolucionar diversos campos como la criptografía, las simulaciones moleculares y la inteligencia artificial.
Un hito en la investigación cuántica
Desde hace décadas, se han llevado a cabo experimentos que demuestran el comportamiento cuántico, pero la mayoría de estos se han limitado a sistemas muy pequeños. Detectar efectos cuánticos entre dos o tres partículas es común, pero demostrar que estos principios operan en sistemas más grandes representa un desafío significativo. Este trabajo se centra en correlaciones no clásicas entre múltiples qubits, conocidas como correlaciones de Bell multipartitas, que son imposibles de simular con sistemas clásicos, independientemente de su potencia.
Los autores del estudio han logrado “certificar correlaciones de Bell multipartitas genuinas hasta 24 qubits”, un avance notable respecto a experimentos anteriores que se habían realizado en configuraciones controladas con un número reducido de partículas. Este progreso subraya la capacidad de la computación cuántica para alcanzar niveles de fidelidad antes inimaginables.
Un enfoque innovador para la verificación
Uno de los principales desafíos para confirmar estos efectos cuánticos es la dificultad de medir directamente todas las correlaciones posibles entre tantos qubits. Para superar este obstáculo, el equipo adoptó un enfoque alternativo: en lugar de observar las correlaciones directamente, midieron la energía del sistema. En computadoras cuánticas, ciertos estados permiten alcanzar niveles de energía más bajos que los que un sistema clásico podría lograr. Si el procesador alcanza esos valores mínimos, se puede concluir que se están produciendo efectos cuánticos reales.
Los resultados fueron contundentes, con el sistema alcanzando una energía tan baja que la diferencia con respecto al límite clásico fue de 48 desviaciones estándar, una cifra que estadísticamente es casi imposible que ocurra por azar. Este hallazgo elimina la posibilidad de que el comportamiento observado sea una mera simulación, confirmando así que el dispositivo opera conforme a las reglas de la mecánica cuántica.
La investigación no solo se limita a la verificación del comportamiento cuántico genuino. Comprender y controlar las correlaciones de Bell a gran escala puede abrir nuevas oportunidades en áreas como la comunicación cuántica, donde estas correlaciones pueden garantizar la seguridad de la información transmitida frente a cualquier intento de espionaje. Además, en criptografía cuántica, permiten desarrollar protocolos que detectan intentos de interceptación sin depender de la confianza en dispositivos individuales.
Este avance representa un paso significativo hacia la madurez tecnológica de la computación cuántica, demostrando que estos ordenadores no solo se están volviendo más grandes, sino también más auténticamente cuánticos. Con cada descubrimiento, se allana el camino para aplicaciones prácticas de la física cuántica, que, aunque compleja, promete ser una de las fuerzas más poderosas en el futuro de la tecnología.
