Los ordenadores cuánticos explotan tres características muy inusuales que operan a escala cuántica – que los electrones pueden ser tanto partículas como ondas, que pueden ser objetos presentes en muchos lugares a la vez, y que pueden mantener una conexión instantánea incluso cuando están separados por grandes distancias (una propiedad llamada «entanglement» o «enredo» en español).

Y considerando que la informática clásica utiliza bits binarios (unos y ceros) para codificar la información, la computación cuántica utiliza «qubits» – bits cuánticos que pueden ser uno y cero, o probablemente uno pero tal vez un cero, o con una oportunidad de 50 – 50% de ser uno y cero. Usted consigue el punto.

Ahora, esta característica inusual, junto con el «entanglement» o «enredo», permiten que un ordenador cuántico logre una potencia de procesamiento en paralelo sin precedentes, y eso significa realizar cálculos y resolver los problemas que los ordenadores clásicos no podrían siquiera empezar a imaginar.

Pero hay un retén: construir un ordenador cuántico a gran escala ha demostrado ser extraordinariamente difícil. Es relativamente simple construir procesadores de unos pocos qubits a más; pero escalar hasta algo tan grande como mayores superordenadores actualmente significa sacrificar esas propiedades cuánticas que se proponían en primer lugar.

Ahora, en un estudio publicado en Nature Communications, los investigadores de la Universidad de Bristol y la Universidad de Australia Occidental han demostrado que incluso los primitivos procesadores cuánticos de sólo unos pocos qubits pueden realizar cálculos importantes.

The «quantum walk» (La «caminata cuántica»)

Utilizando un circuito cuántico simple, construido sobre un photonics quantum processor (procesador de cuántica fotónica) de 2 qubits, los investigadores fueron capaces de superar a equipos clásicos en ciertos problemas altamente especializados.

«Un emocionante resultado de nuestro trabajo es que podríamos haber encontrado un nuevo ejemplo de la física cuántica «quantum walk» que podemos observar con un ordenador cuántico primitivo, que de otro modo un ordenador clásico no podría ver”», dijo Jonathan Matthews del Centre for Quantum Photonics. «Si estas propiedades ocultas tienen un uso práctico, tal vez ayuden a diseñar ordenadores cuánticos más sofisticados».

La «caminata cuántica» es una versión cuántica mecánica de las cosas tales como el movimiento browniano, que describe el movimiento de las partículas en suspensión, y el «paseo aleatorio del marinero borracho» es decir, todas las posibles direcciones que un borracho tambaleante podría tomar, y por lo tanto las muchas maneras diferentes en las que se podría ir desde el punto A al punto B.

En otras palabras, el procesador cuántico simple sobresale en el cálculo de aleatoriedad, que no es particularmente sorprendente, teniendo en cuenta lo aleatorio que es el mundo cuántico.

Así que esta nueva investigación ayudará en el diseño de nuevos algoritmos cuánticos y tal vez arroje alguna luz sobre cómo construir ordenadores cuánticos más grandes.

Por ejemplo, un camino prometedor para eludir el problema «de ampliación a escala» es repensar todo el problema – en lugar de construir máquinas enormes, como en la computación clásica, la solución puede ser simplemente utilizar una amplia gama de procesadores cuánticos más pequeños, los cuales aún así mantendrían los efectos cuánticos necesarios.

Mientras tanto, incluso estas pequeñas máquinas de 2-qubit están realizando un trabajo útil.

¿Se imaginan el futuro en donde los ordenadores cuánticos puedan realizar procesos tan complejos, igualando o superando al cerebro humano? Suena un tanto siniestro, pero todo parece indicar que ese es el escenario futurista que se nos viene.