La Superposición Cuántica: Un Fenómeno Fundamental

En el intrigante mundo de la física cuántica, las partículas atómicas desafían nuestra comprensión cotidiana del universo. Estas pueden existir en varios estados simultáneamente, una propiedad conocida como superposición cuántica. Este fenómeno, aunque aparentemente extraño, se ha convertido en un pilar crucial para la computación cuántica.

El físico austríaco Erwin Schrödinger ilustró esta paradoja a través de su famoso experimento mental del gato de Schrödinger, donde un gato encerrado en una caja puede estar tanto vivo como muerto al mismo tiempo. Aunque este concepto es desconcertante para nuestra percepción del mundo macroscópico, en el ámbito microscópico, ha sido corroborado una y otra vez experimentalmente.

El Récord de Superposición Cuántica

En un logro sin precedentes, un equipo de investigadores liderado por Zheng-Tian Lu de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China ha conseguido mantener la superposición cuántica de un sistema durante 23 minutos. Este experimento, cuyos resultados han sido publicados en el repositorio abierto ArXiv, ha batido todos los récords anteriores, donde la superposición solía durar tan solo milisegundos.

El Papel de los Cúbits en la Computación Cuántica

En la computación clásica, los ordenadores manipulan bits, es decir, secuencias de ceros y unos. En contraste, la computación cuántica utiliza cúbits, que pueden representar simultáneamente ambos estados. Esto permite a los ordenadores cuánticos realizar una cantidad exponencialmente mayor de cálculos en comparación con sus contrapartes clásicas. Sin embargo, la fragilidad de las superposiciones cuánticas presenta un desafío significativo.

Desafíos y Soluciones en la Computación Cuántica

La decoherencia es un problema fundamental en la computación cuántica. Pequeñas perturbaciones en el sistema, como el movimiento de los átomos o interacciones con el entorno, pueden degradar rápidamente la superposición. Para mitigar este efecto, los sistemas cuánticos a menudo se enfrían a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273 ºC).

En su experimento, los investigadores utilizaron átomos de iterbio confinados en una trampa óptica, una configuración de láseres que crea una red de fuerzas electromagnéticas. Este enfoque logró disminuir la temperatura y velocidad de las partículas, estabilizando así el sistema durante el tiempo récord de 23 minutos.

Potenciales Aplicaciones y Avances Futuristas

El éxito de este experimento abre nuevas posibilidades en la medición cuántica y la memoria cuántica. Según Barry Sanders, un físico de la Universidad de Calgary, este logro podría usarse para detectar y estudiar fuerzas sutiles, así como para explorar efectos nuevos y exóticos en la física fundamental. Además, los autores del estudio sugieren que este avance podría mejorar la precisión en las mediciones físicas, llevando las incertidumbres por debajo del límite cuántico estándar.

El Desafío de la Corrección de Errores Cuánticos

Un desafío persistente en la computación cuántica es la corrección de errores. Debido a la naturaleza intrínsecamente ruidosa de los sistemas cuánticos, los errores son inevitables. Sin embargo, las técnicas de mitigación o corrección, como los sistemas de control de perturbaciones, están comenzando a mostrar resultados prometedores.

Recientemente, un equipo de investigadores de Google ha informado de un avance significativo en este campo, logrando tasas de fallos por debajo del umbral crítico necesario para una corrección efectiva. Este desarrollo es un paso crucial hacia la computación cuántica escalable y tolerante a fallos.

Conclusiones de los Expertos

Alberto Casas, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Física Teórica y autor de «La revolución cuántica», resalta cómo el principio de incertidumbre impone límites a nuestras mediciones. Según Casas, mientras que en el mundo clásico estamos acostumbrados a conocer la posición de un objeto de manera precisa, en el mundo cuántico, medir una magnitud como la posición altera inevitablemente su velocidad, y viceversa.

Por su parte, John Robinson, físico de la compañía de computación cuántica QuEra, señala que la física impone límites a los experimentos y, especialmente, a la medición de precisión. Sin embargo, los avances recientes sugieren que estamos cada vez más cerca de superar esas barreras, permitiendo que la computación cuántica se convierta en una realidad práctica y eficaz.

artículo original de: https://elpais.com/tecnologia/2024-11-02/un-equipo-chino-logra-el-record-de-mantenimiento-de-los-estados-cuanticos-del-gato-de-schrodinger.html