Informática

Computadora cuántica resuelve problema, sin funcionar


Usando una computadora cuántica de base óptica, un grupo de científicos en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, liderado por el físico Paul Kwiat, ha presentado la primera demostración de "cálculo contrafactual", infiriendo información sobre una respuesta, aunque la computadora no ejecutó ningún programa.

Las computadoras cuánticas tienen el potencial de resolver ciertos tipos de problemas mucho más rápido que los ordenadores clásicos. Con ellas, se gana en velocidad y eficacia porque se pueden poner "bits" cuánticos como estados de superposición de uno y cero, de modo opuesto a los "bits" clásicos, que sólo pueden ser uno o cero. Además, la lógica detrás de la naturaleza coherente del procesamiento de la información cuántica a menudo se desvía del razonamiento intuitivo, conllevando algunos efectos sorprendentes.

Sin duda resulta raro para nuestra lógica convencional que el cálculo contrafactual (usar información contraria a lo que debe de haber pasado realmente) pueda encontrar una respuesta sin activar la computadora cuántica. Pero la naturaleza de la interrogación cuántica hace posible este asombroso hecho.

A veces llamada medición sin interacción, la interrogación cuántica es una técnica que hace uso de la dualidad onda-partícula (en este caso, de los fotones) para investigar una región del espacio sin realmente entrar en ella.

Computadora cuántica
Paul Kwiat, a la derecha, y Onur Hosten. (Foto: L. Brian Stauffer )
Con el uso de dos interferómetros ópticos acoplados, anidados dentro de un tercero, el equipo de Kwiat tuvo éxito en interrogar contrafactualmente un banco de datos de cuatro elementos usando el algoritmo de búsqueda.

Poniendo su fotón en un estado de superposición cuántico de ejecutar y no ejecutar el algoritmo de búsqueda, los investigadores obtuvieron información sobre la respuesta aún cuando el fotón no ejecutó dicho algoritmo. También mostraron teóricamente cómo obtener la respuesta sin ejecutar el algoritmo.

Con el uso hábil de divisores de haces de luz y de la interferencia constructiva y destructiva, los investigadores pueden poner cada fotón en un estado de superposición de tomar dos caminos. Aunque un fotón puede ocupar múltiples lugares simultáneamente, sólo puede hacer una aparición real en una única ubicación. Su presencia define su camino, y eso puede, en una manera muy extraña, negar la necesidad de ejecutar el algoritmo de búsqueda.

Aunque la computadora cuántica óptica de los investigadores no puede ser ampliada de tamaño, el uso de estos tipos de técnicas de interrogación hace viable reducir los errores en la computación cuántica.


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