Las computadoras cuánticas prometen revolucionar nuestra capacidad para resolver problemas gracias a sus propiedades únicas. Sin embargo, un equipo de investigadores acaba de descubrir una tarea computable que parece imposible de resolver en un tiempo razonable incluso para estas máquinas.
Los bits cuánticos, o qubits, explotan fenómenos físicos particulares como la superposición y el entrelazamiento para procesar simultáneamente numerosas posibilidades. Esta capacidad les permite realizar cálculos exponencialmente más rápidos que las computadoras clásicas para ciertas aplicaciones.
Vista conceptual de tres computadoras cuánticas conectadas entre sí.
Sin embargo, Thomas Schuster del California Institute of Technology y su equipo han identificado un problema específico que incluso las computadoras cuánticas tienen dificultades para resolver en un tiempo razonable.
El problema en cuestión
En el mundo cuántico, la materia puede existir en diferentes estados llamados fases, que se manifiestan a temperaturas extremadamente bajas cercanas al cero absoluto. Estas fases se rigen por las leyes de la mecánica cuántica y presentan propiedades sorprendentes, como las fases topológicas donde la materia se organiza según patrones geométricos particulares.
Los investigadores explican que la mecánica cuántica ha revelado fases de materia completamente nuevas, cuya identificación y caracterización presentan un interés fundamental para la física y las ciencias de la información.
El estudio demuestra que el tiempo de cálculo necesario para reconocer estas fases aumenta de manera exponencial con el alcance de las correlaciones, una medida que describe la distancia sobre la cual las propiedades de un sistema cuántico permanecen vinculadas. Un problema que parece diseñado para ser resuelto por una computadora cuántica.
Sin embargo, cuando este alcance supera ciertos valores, el tiempo de cálculo se vuelve tan importante que la tarea se hace prácticamente imposible de resolver, incluso para las computadoras cuánticas más potentes. Esta dificultad se aplica a una amplia clase de fases cuánticas.
Estos resultados muestran que ciertas propiedades fundamentales del Universo podrían poseer límites intrínsecos en el ámbito computacional.
Los investigadores subrayan que su trabajo debe considerarse como un estudio en el peor de los casos: existen estados cuánticos cuya fase está perfectamente definida, pero imposible de reconocer eficazmente por medios experimentales, tanto convencionales como cuánticos. Este descubrimiento abre nuevas perspectivas sobre la naturaleza misma de la observación física y sus limitaciones potenciales.
Fuente: arXiv