Desde mediados de la d\u00e9cada de 1980, muchos cient\u00edficos sostienen que la aplicaci\u00f3n de la f\u00edsica cu\u00e1ntica en el procesamiento de informaciones definir\u00e1 el futuro de la computaci\u00f3n, tal como previ\u00f3 el f\u00edsico estadounidense Richard Feynman. Sucede que, en principio, las leyes del universo cu\u00e1ntico har\u00edan posible un desempe\u00f1o muy superior al de las m\u00e1quinas actuales. Pero una peculiaridad del mundo de las part\u00edculas subat\u00f3micas, comprobada por f\u00edsicos de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ), puede ser una piedra en el camino del desarrollo de las computadoras cu\u00e1nticas.<\/p>\n
En un art\u00edculo publicado el 27 de abril en Science, Luiz Davidovich y sus colegas del Laboratorio de \u00d3ptica Cu\u00e1ntica del Instituto de F\u00edsica de la UFRJ demostraron de qu\u00e9 manera una propiedad esencial para el funcionamiento de una computadora cu\u00e1ntica el enmara\u00f1ado puede desaparecer repentinamente.<\/p>\n
Este fen\u00f3meno hace que un conjunto de part\u00edculas comparta de manera casi telep\u00e1tica ciertas propiedades, sin ninguna conexi\u00f3n f\u00edsica entre ellas. Eso s\u00f3lo sucede en escala extremadamente peque\u00f1a pr\u00f3xima al tama\u00f1o de un \u00e1tomo en que las leyes de la f\u00edsica cl\u00e1sica dan lugar a la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. Imaginemos que sea posible enmara\u00f1ar un par de dados de modo que la suma de los dos sea siempre 7. Mientras que no se arroje el primer dado, no se puede saber cu\u00e1l ser\u00e1 el n\u00famero sorteado en el segundo. Pero si el primer dado cae con el n\u00famero 4 para arriba es posible afirmar que, al lanzar el segundo dado, el resultado ser\u00e1 3. En la perspectiva de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, mientras los dados ruedan, la probabilidad de aparecer cualquiera de los n\u00fameros es la misma. Los f\u00edsicos interpretan esa situaci\u00f3n como si el dado mostrase los seis n\u00fameros al mismo tiempo.<\/p>\n
Esa indefinici\u00f3n, llamada superposici\u00f3n de estados, est\u00e1 en el centro de la teor\u00eda cu\u00e1ntica de la informaci\u00f3n, que explora efectos del mundo cu\u00e1ntico para almacenar, transmitir y procesar informaci\u00f3n. Mientras los bits de una computadora cl\u00e1sica corresponden a un solo estado por vez (los famosos 0 \u00f3 1 del sistema binario), los bits de una computadora cu\u00e1ntica, apodados qubits, pueden presentar diferentes estados simult\u00e1neamente. Con eso, un procesador compuesto por bits cu\u00e1nticos (\u00e1tomos, electrones u otras part\u00edculas) ser\u00eda capaz de realizar una cantidad enorme de c\u00e1lculos al mismo tiempo, y su poder duplicar\u00eda cada bit adicionado.<\/p>\n
Sucede que la p\u00e9rdida repentina del enmara\u00f1ado comprometer\u00eda el funcionamiento del sistema, pues se perder\u00eda el control sobre la informaci\u00f3n codificada en aquellos qubits. Volviendo a la met\u00e1fora, es como si el segundo dado pasase a dar un resultado aleatorio despu\u00e9s de lanzarse el primero y la suma de los dos dejase de ser siempre la esperada.<\/p>\n
Muerte s\u00fabita El primer paso fue obtener un par de fotones enmara\u00f1ados. Para ello, los investigadores hicieron un haz de l\u00e1ser atravesar un cristal capaz de absorber la energ\u00eda de un fot\u00f3n y emitir dos fotones enmara\u00f1ados cada uno con la mitad de la energ\u00eda del original. Los fotones fueron enmara\u00f1ados de modo tal que presentasen siempre la misma polarizaci\u00f3n. As\u00ed, aunque no se pudiese afirmar de inicio si ellos vibraban en la vertical o en la horizontal, al medir la polarizaci\u00f3n de uno inmediatamente se determinaba la del otro. Entonces, esos peque\u00f1os paquetes de luz fueron guiados por una red de espejos, lentes y otros pertrechos \u00f3pticos. En el final del laberinto, un detector med\u00eda la conexi\u00f3n entre los fotones. En el trayecto, la polarizaci\u00f3n de los fotones deca\u00eda progresivamente del nivel de energ\u00eda m\u00e1s alto (polarizaci\u00f3n vertical) para el m\u00e1s bajo (horizontal). En general, cuando los fotones alcancen la polarizaci\u00f3n horizontal, ellos dejar\u00edan de estar enmara\u00f1ados. Pero en el experimento de R\u00edo el enmara\u00f1amiento se perdi\u00f3 antes de eso.<\/p>\n El motivo de la p\u00e9rdida precoz del enmara\u00f1ado es la interacci\u00f3n del sistema con el ambiente: a medida que las part\u00edculas pierden energ\u00eda que va al medio, la intensidad del enmara\u00f1ado disminuye. Pero hay estados en los que la sensibilidad a la interferencia del medio es menor. En nuestro experimento, los fotones con polarizaci\u00f3n vertical son m\u00e1s sensibles que fotones con polarizaci\u00f3n horizontal, explica Marcelo de Almeida. Primer autor del art\u00edculo de Science, Almeida est\u00e1 en la Universidad de Queensland, Australia, buscando fuentes m\u00e1s eficientes de fotones enmara\u00f1ados y medios de miniaturizar experimentos como el de la UFRJ. El trabajo de Queensland intenta construir un prototipo de computadora cu\u00e1ntica financiada por las Fuerzas Armadas de Estados Unidos. Encontrar formas de prolongar el enmara\u00f1amiento ser\u00e1 esencial para\u00a0 disfrutar todo el potencial de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Sin el enmara\u00f1ado, la computadora cu\u00e1ntica se convertir\u00eda una computadora cl\u00e1sica, dice Davidovich.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"El enmara\u00f1ado cu\u00e1ntico puede desaparecer de manera repentina, lo que constituye una piedra en el camino de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica","protected":false},"author":231,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[544],"class_list":["post-83397","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/83397","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/231"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=83397"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/83397\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=83397"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=83397"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=83397"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=83397"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
\n<\/strong>Denominado como muerte s\u00fabita del enmara\u00f1ado, el efecto observado por el equipo de la UFRJ ya hab\u00eda sido previsto por f\u00edsicos te\u00f3ricos. En un art\u00edculo publicado en el 2006 en la Physical Review A, Davidovich formul\u00f3, con otros colegas, un m\u00e9todo para observar la desaparici\u00f3n del eslab\u00f3n cu\u00e1ntico entre part\u00edculas. En el experimento descrito en el art\u00edculo de la Science el equipo hizo una adaptaci\u00f3n: en vez de usar \u00e1tomos, trabaj\u00f3 con fotones, las part\u00edculas elementares de la luz. Los diferentes niveles de energ\u00eda de los \u00e1tomos fueron simulados por la polarizaci\u00f3n de los fotones, el sentido de vibraci\u00f3n de su campo magn\u00e9tico. La polarizaci\u00f3n vertical correspond\u00eda al nivel m\u00e1s alto de energ\u00eda, y la horizontal, al m\u00e1s bajo.<\/p>\n