El Dr. Nefario, de "Despicable me", haciendo computación cuántica

Los títulos de crédito iniciales todavía siguen saliendo en la pantalla. Aparece un individuo disfrazado de "científico loco" garabateando fórmulas de segundo de Físicas con un rotulador verde en una pizarra transparente. (Costó encontrarla. "Es que nadie las fabrica porque nadie las usa"- decía el ayudante de dirección. "Pero es que yo la quiero transparente, ¡maldita sea!"-insistía el director.)  El individuo se queda pensativo unos segundos analizando el resultado obtenido (pi tercios) y saca la grabadora. "Día 45. Prueba número 23. Nuevos parámetros. Introduciendo sujeto en la caja. Iniciando proceso radiactivo". Primer plano de la mirada intensa a la caja. "Vamos, vamos" murmura nuestro héroe. La esperanza dura unos segundos, porque de pronto se oye un maullido de terror. "Abriendo la caja. Resultado negativo. Sujeto perdido otra vez". "Mierda. No lo entiendo" nuestro héroe habla con una foto pinchada en un corcho, al lado del retrato de Einstein. "No lo entiendo, pero le prometí a tu madre que lo haría, aunque me dejara la vida en ello, y eso es exactamente lo que voy a hacer. Cof, cof, cof" el héroe tose. "Necesito una copa".

Así sería más o menos el día a día de un investigador en física cuántica, si hacemos caso a la cultura popular y la divulgación. Pero si quieren hacerse una idea un poco más realista de a qué nos dedicamos en realidad, pueden echarle una mirada al artículo que publica Investigación y Ciencia en su último número (julio de 2022) "Corrección de errores cuánticos", escrito por la doctora Zaira Nazario, física teórica de IBM, y traducido por el profesor Vázquez Mozo (el original en inglés fue publicado en mayo por Scientific American). El artículo se lleva la portada del mes "La clave de la computación cuántica", y está bien que por una vez la física cuántica de verdad sea la noticia, y no los multiversos, las variables ocultas o los multigatos. 

Ya les adelanto que se van a aburrir mucho, porque:

- no aparecen ni una sola vez las palabras "fascinante", "maravilloso", "extraordinario" o "misterioso", ni ninguna de sus derivadas.

- no aparecen felinos de ningún tipo.

- ¡no sale Einstein!

- no es necesario ningún cambio de paradigma. 

Pero a cambio del aburrimiento, tal vez puedan conseguir algo mucho más interesante que todo eso: entender (sí, olvídense ya de eso de que nadie puede entenderla) algo sobre cómo la física cuántica funciona de verdad en sistemas físicos reales. El tiempo y el espacio que la doctora Nazario se ahorra al no hablarnos por enésima vez del amigo de Wigner y el debate Einstein-Bohr, le permite centrarse en cosas tan sutiles e importantes como ésta:

"Si escucha que lo que hace especial a la computación cuántica es que hay superposición de estados y entrelazamiento, ¡cuidado! No todos los estados superpuestos o entrelazados son especiales. Algunos se implementan mediante un conjunto de puertas transversales denominado grupo de Clifford, y un ordenador clásico puede simular de manera eficiente cualquier cálculo cuántico que use solo puertas de Clifford. Lo que necesitamos son puertas que no pertenezcan a este grupo, las cuales no suelen ser transversales y son difíciles de simular con un ordenador clásico."

Mis dos o tres lectoras tal vez se hayan dado cuenta de que esto supera y corrige lo que conté aquí y aquí. No es fácil dar con el nivel adecuado de detalle y explicación, aunque lo seguiré intentando. La doctora Nazario lo consigue en su gran artículo, que marca el camino de lo que será la computación cuántica en los próximos años:

"A fin de avanzar y diseñar métodos más eficientes para lidiar con los errores, es necesaria una estrecha retroalimentación entre teoría y dispositivos. Los teóricos han de adaptar los circuitos cuánticos y los códigos de corrección de errores a las limitaciones que imponen las máquinas. Y los ingenieros deben diseñar sistemas que se adapten a los requisitos de los códigos de corrección de errores. El éxito de los ordenadores cuánticos depende de saber gestionar estas interacciones entre la teoría y la ingeniería." 

De eso se trata, entonces: generar entrelazamiento cuántico del tipo especial que hace que funcione la computación cuántica, y hacerlo con un número de errores lo suficientemente bajo como para que puedan ser corregidos de manera eficiente. Si no, no podremos superar la situación actual, en la que "no todos los dispositivos que la gente llama «ordenadores» cuánticos son auténticos ordenadores: muchos se parecen más a calculadoras que solo pueden abordar ciertas tareas concretas." ¿Aburrido? Verdadero.

 

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Carlos Sabín
Carlos Sabín

Físico teórico. Investigador "Ramón y Cajal" en el Departamento de Física Teórica de la UAM. Autor de "Verdades y mentiras de la física cuántica".

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