Si un ordenador cuántico fuese un coche de carreras no iría más rápido que un Fórmula Uno, sino que simplemente cogería un atajo privado para aparecer en la línea de meta justo después del pistoletazo de salida. Y si te acercases para mirar debajo del capó para ver cómo funciona, el motor se descompondría rápidamente hasta quedar en un solo elemento aleatorio, como una bujía.

Esto es lo extraño del mundo cuántico en el que las leyes normales de la física a nivel atómico se vuelven, como decía Einstein, “raras”.

Un ordenador cuántico aprovecha la física cuántica para encontrar rápidamente la respuesta correcta a un problema analizando cuidadosamente las probabilidades y ajustándolas, mientras que un ordenador clásico consumirá tiempo y memoria analizando cada posible respuesta de una en una.

Pero unos físicos de la Universidad de Melbourne han demostrado que los ordenadores clásicos todavía tienen mucha vida por delante. Los científicos han establecido un nuevo récord mundial en la simulación de la potencia cuántica en un ordenador clásico, demostrando que este tiene más capacidad para realizar el monótono trabajo de procesar datos cuánticos que cualquiera de los prototipos actuales de ordenadores cuánticos a pequeña escala.

La simulación de lo cuántico para entenderlo

Esto significa que los científicos tienen una nueva y potente herramienta para captar y entender el estado cuántico y desarrollar software cuántico. En última instancia, nos ayudará a entender y a poner a prueba los tipos de problemas para los que se empleará un ordenador cuántico posiblemente más grande, a medida que el hardware cuántico vaya desarrollándose a lo largo de la próxima década más o menos.

“La capacidad para simular algoritmos cuánticos a este nivel es importante para aprender cómo funcionará físicamente un ordenador cuántico, cómo puede funcionar el software y qué tipo de problemas puede resolver”, explica el profesor Lloyd Hollenberg, titular de la cátedra Thomas Baker de la Universidad de Melbourne, que dirige el equipo y es director adjunto del Centro de Computación Cuántica y Tecnología de Comunicaciones.

En la actualidad, los prototipos de ordenadores cuánticos son demasiado pequeños para hacer algo útil que un ordenador clásico no pueda hacer ya. Pero el hardwarecuántico evoluciona rápidamente, y es probable que los ordenadores cuánticos sean mucho más potentes que los ordenadores clásicos a la hora de resolver algunos problemas por dos rarezas cuánticas: la “superposición” y su primo aún más raro, el “entrelazamiento”.

Una cuestión de enfoque

Los ordenadores clásicos funcionan con bits de programación, la forma más básica de los datos. Los bits son binarios, es decir son 0 o 1, y se programan para codificar y procesar datos. Pero en un ordenador cuántico, los bits, o cúbits, son objetos mecánicos cuánticos como los átomos. Los estados cuánticos también pueden ser binarios y se pueden poner en una de las dos posibilidades, o en ambas al mismo tiempo. La superposición cuántica significa que dos cúbits pueden ser, en cierto sentido, las cuatro combinaciones de 0 y 1 al mismo tiempo.

Esa capacidad única para procesar datos se ve aumentada todavía más por el entrelazamiento, en el que el estado de un cúbit cuando se mide determina misteriosamente el estado de otro cúbit.

Una representación de la computación cuántica en acción mostrando el “bosque” de diferentes probabilidades que la máquina utiliza para guiarla de manera más eficaz hacia la respuesta a un problema. El ejemplo de arriba es una simulación de un ordenador cuántico que encuentra los factores primos de un número usando el Algoritmo de Shor. Foto: Matthew Davis, Gregory White y Aidan Dang

La simulación de cúbits y sus procesos cuánticos, o “programas”, en un ordenador clásico son un paso fundamental para entender cómo funcionará realmente al final un ordenador cuántico más grande y útil.

El problema es que el uso de técnicas convencionales para simular un proceso cuántico aleatorio que es significativamente más grande que cualquiera de los prototipos cuánticos actuales, requeriría dentro de poco lo que el profesor Hollenberg describe como memoria de “escala planetaria” en un ordenador clásico.

Para sortear este obstáculo, su equipo dio a la simulación un problema matemático específico para que lo resolviese. Al ser específico, no necesitaban simular todo el estado cuántico para simular una computación cuántica a mayor escala en acción.

EL PAÍS