Las computadoras cuánticas han prometido durante mucho tiempo superar a sus homólogas clásicas, pero demostrar concretamente esta ventaja sigue siendo un desafío importante. Un equipo de investigadores acaba de dar un paso significativo al probar experimentalmente la superioridad cuántica en el uso de la memoria, abriendo nuevas perspectivas para esta tecnología emergente.
En este estudio publicado en el servidor de prepublicación
arXiv, los científicos diseñaron un experimento ingenioso que involucra a dos entidades virtuales llamadas Alice y Bob. Alice prepara un estado cuántico particular que transmite a Bob, quien debe luego medirlo e identificar su naturaleza incluso antes de que Alice haya terminado su preparación. Este procedimiento se repitió más de 10,000 veces para garantizar la fiabilidad de los resultados, demostrando así la capacidad de los procesadores cuánticos actuales para manipular estados cuánticos sofisticados.
El análisis exhaustivo de los datos reveló diferencias espectaculares entre los enfoques cuántico y clásico. Para realizar esta tarea con la misma tasa de éxito, una computadora tradicional necesitaría al menos 62 bits de memoria convencional. En cambio, el dispositivo cuántico utilizó solo 12 qubits, estas unidades fundamentales de la información cuántica que pueden existir en múltiples estados simultáneamente gracias al principio de superposición cuántica.
Los investigadores destacan que esta demostración constituye la prueba más directa hasta la fecha de que los procesadores cuánticos existentes pueden generar y manipular estados entrelazados de una complejidad suficiente para explotar la exponencialidad del espacio de Hilbert. Este espacio matemático abstracto representa el recurso de memoria colosal de las computadoras cuánticas, donde la información puede almacenarse de manera mucho más densa que en los sistemas clásicos.
Este avance abre perspectivas concretas para aplicaciones prácticas en diversos campos. En criptografía, podría permitir el desarrollo de sistemas de comunicación más seguros, mientras que en modelización aceleraría considerablemente el descubrimiento de nuevos medicamentos y el diseño de materiales innovadores. Esta demostración marca así un paso importante hacia la explotación real del potencial cuántico.
Los qubits y la superposición cuántica
Los qubits difieren fundamentalmente de los bits clásicos por su capacidad de existir en varios estados simultáneamente. Mientras que un bit tradicional solo puede ser 0 o 1, un qubit puede encontrarse en una superposición de estos dos estados.
Esta propiedad única permite a las computadoras cuánticas procesar cantidades de información exponenciales en comparación con los sistemas clásicos. Cuando se combinan varios qubits, el número de estados posibles aumenta de manera exponencial, creando así una potencia de cálculo sin equivalente en la informática convencional.
La manipulación de los qubits se basa en fenómenos cuánticos sutiles que requieren condiciones ambientales extremas, en particular temperaturas cercanas al cero absoluto. El mantenimiento de la coherencia cuántica, es decir, la preservación de los estados de superposición, representa uno de los desafíos técnicos mayores en el desarrollo de computadoras cuánticas industrializables.
Las aplicaciones potenciales de esta tecnología se extienden mucho más allá del simple cálculo, tocando dominios como la simulación molecular, la optimización y la criptografía, donde las propiedades únicas de los qubits ofrecen ventajas decisivas.
Fuente: arXiv