Científicos de la Universidad de Sydney, en Australia, han demostrado la capacidad de "ver" el futuro de los sistemas cuánticos y han utilizado ese conocimiento para evitar su desaparición, un logro importante que podría ayudar a acercar el mundo extraño y poderoso de la tecnología cuántica a la realidad, como se detalla en un artículo sobre su trabajo que se publica en 'Nature Communications'.
Las aplicaciones de las tecnologías con capacidad cuántica son convincentes y ya demuestran impactos significativos, especialmente en el ámbito de la detección y la metrología. El potencial para construir computadoras cuánticas excepcionalmente potentes usando bits cuánticos, o qubits, está impulsando la inversión de las compañías más grandes del mundo.
Sin embargo, un obstáculo significativo para la construcción de tecnologías cuánticas fiables ha sido la asignación al azar de sistemas cuánticos por sus entornos, o la decoherencia cuántica, que efectivamente destruye el carácter útil cuántico. Los físicos han dado un salto cuántico técnico al abordar esta cuestión usando técnicas de grandes datos para predecir cómo cambiarán los sistemas cuánticos y luego evitar que se produzca la avería del sistema.
"Muchas de las vías por las que los componentes individuales de los teléfonos móviles posiblemente fallarán, también se dan en los sistemas cuánticos", dice el autor principal del documento, el profesor Michael J. Biercuk. "Pero en tecnología cuántica la vida se mide generalmente en fracciones de un segundo, más que en años".
El profesor Biercuk, de la Facultad de Física de la Universidad de Sydney e investigador jefe del Centro de Ingeniería Química del Consejo Australiano de Investigación, señala que su equipo había demostrado que era posible suprimir la decoherencia de manera preventiva. La clave era desarrollar una técnica para predecir cómo se desintegraría el sistema.
LA DESINTEGRACIÓN DE LOS SISTEMAS CUÁNTICOS ES ALEATORIA
El profesor Biercuk destacó los desafíos de hacer predicciones en un mundo cuántico. "Los seres humanos emplean rutinariamente técnicas predictivas en su experiencia diaria. Por ejemplo, cuando jugamos al tenis, predecimos dónde terminará la pelota basándonos en las observaciones de la bola aerotransportada --explica--. Esto funciona porque las reglas que gobiernan cómo se moverá la pelota, como la gravedad, son regulares y conocidas, pero ¿y si las reglas cambiaran al azar mientras la pelota va hacia ti? En ese caso, es casi imposible predecir el comportamiento futuro de esa pelota".
"Y, sin embargo, esta situación es exactamente lo que teníamos que hacer porque la desintegración de los sistemas cuánticos es aleatoria y, además, en la observación del reino cuántico se borra la cuántica, por lo que nuestro equipo necesitaba adivinar cómo y cuándo el sistema se rompería al azar. Realmente necesitábamos moverse en la pelota de tenis aleatoriamente con los ojos vendados".
El equipo recurrió al aprendizaje mecánico para ayudar a evitar que sus sistemas cuánticos -qubits formados en átomos atrapados-- se rompieran. Lo que podría parecer un comportamiento aleatorio realmente contenía suficiente información para que un programa de ordenador adivinara cómo cambiaría el sistema en el futuro. Podría entonces predecir el futuro sin observación directa, lo que podría de otro modo borrar las características útiles del sistema.
Las predicciones fueron notablemente precisas, permitiendo al equipo usar sus conjeturas de manera preventiva para compensar los cambios anticipadamente. Hacer esto en tiempo real permitió al equipo prevenir la desintegración del carácter cuántico, extendiendo la vida útil de los qubits.
"Sabemos que construir tecnologías cuánticas reales requerirá grandes avances en nuestra capacidad de controlar y estabilizar los qubits para que sean útiles en aplicaciones", dice el profesor Biercuk. "Nuestras técnicas se aplican a cualquier qubit, construido en cualquier tecnología, incluyendo los circuitos superconductores especiales utilizados por las grandes corporaciones", añade.
"Estamos muy contentos de desarrollar nuevas capacidades que conviertan los sistemas cuánticos de novedades en tecnologías útiles. El futuro cuántico está mejorando todo el tiempo", concluye el profesor Biercuk.
