Investigadores de la Universidad Rutgers (Rutgers University) de Estados Unidos, la empresa IBM y otras organizaciones científicas han demostrado un método que permite al ordenador cuántico detectar y corregir errores por sí mismo mientras trabaja, sin detener los cálculos. Es como si un coche pudiera cambiar una rueda pinchada mientras sigue circulando por la carretera a gran velocidad.
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Los ordenadores de consumo convencionales trabajan con bits, es decir, unos y ceros. Las máquinas cuánticas utilizan cúbits, que pueden encontrarse en varios estados a la vez. Esa peculiaridad les otorga una enorme capacidad de cálculo para resolver problemas complejísimos, como el desarrollo de nuevos medicamentos. Sin embargo, hay un problema: los cúbits son increíblemente caprichosos. El menor ruido, un cambio de temperatura o las ondas electromagnéticas pueden alterar su estado y convertir unos cálculos precisos en un caos sin sentido.
Hasta ahora, el gran sueño de los ingenieros era crear un ordenador cuántico tolerante a fallos, es decir, un dispositivo que no tema los errores. En un nuevo trabajo publicado en la revista Nature Physics, los investigadores han demostrado que es posible. Utilizaron uno de los chips más potentes de la actualidad, el IBM Quantum Heron, con 156 cúbits, y emplearon una cadena de 100 cúbits, programando el sistema para alternar dos tareas en competencia.
Después, el sistema «mezclaba» información constantemente entre los cúbits, creando desorden a propósito, y a la vez comprobaba su estado, restaurando el orden. Puede trazarse una analogía con una habitación en la que los objetos cambian de sitio continuamente (el caos) mientras un controlador especial los coloca periódicamente en sus lugares asignados (el orden).
El resultado fue que todo depende de la frecuencia de las intervenciones. Si las comprobaciones eran pocas, ganaba el caos. Pero cuando el sistema empezó a comprobar y reiniciar los cúbits con la suficiente frecuencia, se produjo un efecto inesperado. Todo el grupo de cien cúbits pasó de pronto y de forma sincronizada del estado de desorden a un estado estable y controlado. Los físicos llaman a ese salto brusco transición de fase, el mismo término que designa, por ejemplo, la transformación del agua en hielo.
«Fue una auténtica puesta a prueba de la teoría en la práctica —señala Jedediah Pixley, profesor de Física en Rutgers y uno de los autores del estudio—. Tuvimos que hacer estas comprobaciones no una vez, sino miles de veces seguidas, mientras la máquina funcionaba. Y el hardware estuvo a la altura».
La historia de este hallazgo comenzó con una discusión amistosa. En 2021, en el cumpleaños de la esposa de Pixley, su colega Sriram Ganeshan apostó a que un extraño efecto cuántico podía explicarse con las leyes de la física ordinaria. Quien perdiera invitaría al ganador a un helado de arándanos. Pixley perdió, pero la discusión acabó dando lugar a una nueva teoría que después ayudaron a verificar los especialistas de IBM.
Ahora los científicos están convencidos de haber encontrado la clave para controlar el caos cuántico. Aunque aún queda lejos la aparición de ordenadores cuánticos plenamente funcionales, capaces de resolver problemas que hoy ninguna otra máquina puede abordar, este experimento ha demostrado que el camino hacia su creación está abierto.