A principios de este añolos experimentos destrozaron las expectativas al empujando los límites de lo que se creía que era capaz la informática clásica. La anticuada tecnología binaria no sólo resolvió un problema considerado exclusivo del procesamiento cuántico, sino que lo superó.
Ahora, físicos del Centro de Física Cuántica Computacional del Instituto Flatiron en Estados Unidos tienen una explicación para esta hazaña que podría ayudar a definir mejor los límites entre los dos métodos radicalmente diferentes de cálculo numérico.
El problema consiste en simular la dinámica de lo que se conoce como campo transversal Ising (TFI), que describe la alineación de los estados de espín cuántico entre partículas esparcidas por un espacio.
Dada la naturaleza del problema, se consideró un tema perfecto para poner a prueba los límites actuales de computación cuánticaque utiliza las matemáticas de la probabilidad detrás de partículas no observadas que existen en una confusión indecisa de estados.
Tan exitosa como fue esa pruebaexperimentos posteriores han demostrado que las computadoras clásicas también pueden hacerlo.
Según Joseph Tindall y Dries Sels del Instituto Flatiron, esto es posible debido a un comportamiento llamado confinamientoen el que aparecen estados extremadamente estables en el caos interconectado de propiedades de partículas indecisas, dando a una computadora clásica algo que puede modelar.
«Realmente no introdujimos ninguna técnica de vanguardia». dice Tindall. «Reunimos muchas ideas de una manera concisa y elegante que hizo que el problema tuviera solución».
La clave de la investigación fue identificar la presencia de confinamiento en el modelo TFI y utilizarlo. El confinamiento no es un fenómeno nuevo, pero hasta ahora no se había asociado al modelo.
El confinamiento mantiene las partículas en grupos más pequeños, limitando la energía disponible y poniendo barreras al patrones de entrelazamiento que pueden propagarse en un sistema: aquellas combinaciones de probabilidad que son características de la física cuántica. Es un poco como tener que resolver sólo una pequeña esquina de un rompecabezas gigante, en lugar de todo el rompecabezas.
A través de una serie de simulaciones y cálculos, el equipo de investigación pudo demostrar que los algoritmos informáticos clásicos podían describir lo que estaba sucediendo en el modelo TFI, sólo que de manera más eficiente y precisa que un computadora cuántica.
«En este sistema, los imanes no se levantan de repente», dice Tindall. «En realidad, simplemente oscilarán alrededor de su estado inicial, incluso en escalas de tiempo muy largas».
«Es bastante interesante desde una perspectiva física porque eso significa que el sistema permanece en un estado que tiene una estructura muy específica y no está simplemente completamente desordenado».
Los hallazgos establecen límites sobre qué esperar de el potencial de las computadoras cuánticas; específicamente, qué tareas podrían realizar que los sistemas informáticos tradicionales no pueden (ahora podemos eliminar esta de la lista). Sin embargo, gran parte de esa promesa aún no se ha hecho realidad, y los científicos todavía están impulsando y estimulando estos sistemas para ver qué es posible.
«Existe una cierta frontera que separa lo que se puede hacer con la computación cuántica y lo que se puede hacer con las computadoras clásicas». dice Tindall.
«Por el momento, esa frontera es increíblemente borrosa. Creo que nuestro trabajo ayuda a aclarar esa frontera un poco más».
La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.