¿Funciona realmente la computación cuántica?

Las computadoras cuánticas, aún en una fase muy inicial de desarrollo, aprovechan las extrañas propiedades de la materia a escalas extremadamente pequeñas. Muchos expertos creen que una computadora cuántica del todo operativa tendrá una velocidad de procesamiento colosalmente superior a la de las supercomputadoras actuales, basadas en un fenómeno físico mucho menos exótico. Pero hasta ahora, las computadoras cuánticas han demostrado ser extremadamente difíciles de construir. Los pocos prototipos simples desarrollados en laboratorio realizan cálculos tan rudimentarios que a veces resulta difícil saber si realmente están aprovechando de alguna forma los efectos cuánticos.

Scott Aaronson y Alex Arkhipov del MIT han ideado un experimento que, de funcionar, ofrecería pruebas contundentes de que las computadoras cuánticas pueden hacer cosas que las computadoras clásicas no pueden. Aunque resultaría difícil construir el aparato experimental, no debe ser tan difícil como construir una computadora cuántica completamente funcional.

La propuesta de Aaronson y Arkhipov es una variante de un experimento realizado por físicos de la Universidad de Rochester en 1987, que se valió de un dispositivo llamado divisor de haz, el cual divide un haz de luz en dos haces que viajan en direcciones diferentes. Los investigadores de esa universidad demostraron que si dos partículas de luz (fotones) idénticas llegan al divisor de haz exactamente al mismo tiempo, ambas irán por la derecha o por la izquierda; no tomarán caminos diferentes. Éste es otro de los extraños comportamientos cuánticos seguidos por las partículas fundamentales y que desafían a la lógica clásica.

El experimento de los investigadores del MIT utilizará una mayor cantidad de fotones, los cuales pasarán a través de una red de divisores de haz y finalmente llegarán a detectores de fotones.

El número de detectores dependerá del de fotones, con, por ejemplo, unos 36 detectores para 6 fotones, y unos 100 detectores para 10 fotones.

Para cada ocasión que se realice el experimento del MIT, será imposible predecir cuántos fotones alcanzarán a un detector dado. Pero conforme se repita una y otra vez el experimento, podrían comenzar a aparecer patrones estadísticos. En la versión de 6 fotones del experimento, por ejemplo, podría ser que hubiera un 8 por ciento de probabilidades de que los fotones impactasen en los detectores 1, 3, 5, 7, 9 y 11, un 4 por ciento de probabilidades de que impactaran en los detectores 2, 4, 6, 8, 10 y 12, y así sucesivamente, para cualquier combinación posible de detectores.

Calcular esa distribución (la probabilidad de que los fotones impacten en una combinación dada de detectores) será un reto difícil, pero puede permitir determinar la viabilidad real de la computación cuántica.