Un paso más cerca de los ordenadores cuánticos
En los últimos años los ordenadores cuánticos han perdido parte de su interés inicial. No obstante, un nuevo algoritmo que indica cómo podría utilizarse un ordenador cuántico para simular un sistema complejo de partículas en interacción aumenta las expectativas de derribar en un futuro próximo los principales obstáculos a un uso amplio de la computación cuántica. El estudio, difundido mediante un artículo en la revista Nature, recibió fondos de los proyectos de la Unión Europea QUERG («Entrelazamiento cuántico y el grupo de renormalización») y QUEVADIS («Ingeniería cuántica mediante disipación»). QUERG recibió más de 1,2 millones de euros del Consejo Europeo de Investigación (CEI) a través del programa «Ideas» del Séptimo Programa Marco (7PM), mientras que QUEVADIS fue financiado con 10 millones de euros por medio del tema «Tecnologías de la información y la comunicación» también del 7PM. Las tecnologías cuánticas aprovechan las propiedades extraordinarias de la materia cuando esta se contempla a escalas extremadamente pequeñas. Mientras que un bit en informática clásica puede representar un uno o un cero, un bit cuántico (o qubit) es capaz de representar ambos valores al mismo tiempo. Dos qubits pueden representar cuatro valores simultáneamente, tres qubits ocho, y así sucesivamente. Bajo circunstancias adecuadas, la computación con bits cuánticos equivale a ejecutar múltiples cálculos clásicos en paralelo. No obstante, estas circunstancias adecuadas son mucho infrecuentes de lo que los científicos habían anticipado. «Richard Feynman fue quien propuso la construcción de un ordenador cuántico. Este imaginó una máquina capaz de simular sistemas mecánicos cuánticos genéricos, una tarea fuera del alcance de los ordenadores clásicos», explican los investigadores en su artículo. Durante el decenio pasado se han llegado a construir en condiciones de laboratorio ordenadores cuánticos de unos doce o dieciséis qubits, pero la computación cuántica es un campo tan joven y la física que lo rige tan poco intuitiva que los expertos en la materia aún están desarrollando las herramientas teóricas para poder describirlo. Para comprender fenómenos físicos de un sistema cuántico de partículas en interacción, los investigadores, procedentes de Austria, Canadá y Alemania, trataron de descifrar la forma de reproducir los cambios que sufre un sistema cuántico en un ordenador cuántico universal. Para lograrlo estudiaron una versión cuántica del algoritmo clásico de Metropolis. Su nombre procede del físico Nicholas Metropolis, que participó en el grupo encargado de su diseño en 1953, y no se encontró aplicación para el mismo hasta que surgieron los primeros ordenadores. La versión clásica del algoritmo de Metropolis utilizaba mapas estocásticos que convergían (tras múltiple iteraciones) en un estado de equilibrio. Para trabajar en la versión cuántica del algoritmo de Metropolis, el equipo empleó mapas de amplitudes de probabilidad completamente positivos, a pesar de que estos introdujeron una serie de problemas, sobre todo transiciones de fase cuántica que pueden producir computaciones imprecisas. No obstante, la aplicación del nuevo algoritmo cuántico podría traer grandes repercusiones prácticas en campos como la química y la física de alta energía y de la materia condensada, en los que la ecuación de Schrödinger aún no se ha resuelto para sistemas complejos con muchas partes en interacción. Los investigadores informan que «aunque la aplicación de este algoritmo a problemas de física cuántica de múltiples cuerpos en toda su extensión puede no ser factible mediante la tecnología actual, el algoritmo es capaz de adecuarse a sistemas de distintos tamaños relevantes para realizar simulaciones físicas operativas».Para más información, consulte: Universidad de Viena: http://www.univie.ac.at/?L=2 Nature http://www.nature.com
Países
Austria, Canadá, Alemania