Matemáticas para que la computación clásica logre lo mismo que la computación cuántica

Un algoritmo ideado en la década de 1980 ha sido adaptado por unos científicos para su uso con objetos matemáticos llamados "redes de tensores", y de este modo estos investigadores han conseguido demostrar que los ordenadores convencionales pueden resolver una clase de problemas que anteriormente se consideraban resolubles solo por computadoras cuánticas.

El logro es obra de un equipo encabezado por Joseph Tindall, del Centro de Física Cuántica Computacional del Instituto Flatiron, dependiente de la Fundación Simons, en Estados Unidos todas estas instituciones.

El tipo de problemas en cuestión implica simular un sistema cuántico compuesto por cientos de bits cuánticos interactuando. Los bits cuánticos son el equivalente en computación cuántica a los bits utilizados en los ordenadores convencionales. En dicho sistema cuántico, los bits cuánticos están dispuestos en redes cuadradas, cúbicas o con otras geometrías.

Aunque los bits solo pueden tener valores de 0 o 1, los bits cuánticos pueden existir en una superposición de múltiples valores, lo que dificulta que los ordenadores convencionales simulen su dinámica.

En un experimento hecho público oficialmente en 2025, un grupo de investigadores en computación cuántica calculó la dinámica de un sistema particularmente complejo de bits cuánticos utilizando una computadora cuántica. Y afirmaron que su hazaña era imposible de igualar por ordenadores clásicos.

Tindall y sus colegas decidieron afrontar el reto de hacer lo mismo que en ese experimento, pero con ordenadores convencionales.

El desafío era notable debido al entrelazamiento cuántico. Este fenómeno acarrea que los bits cuánticos no se puedan tratar individualmente, ni siquiera aunque estén muy separados. Para lidiar con el entrelazamiento cuántico se necesitan algoritmos sofisticados.

Con la estrategia empleada por Tindall y sus colegas, fue posible utilizar redes de tensores para crear algo comparable a la compresión en archivos ZIP de enormes volúmenes de datos, conectando cada parte con las siguientes. La liberación de carga de trabajo así conseguida fue tan grande que ni siquiera se necesitó utilizar un ordenador clásico de gran potencia; bastó con un simple ordenador personal portátil para calcular la dinámica de un sistema complejo de bits cuánticos.

El uso de redes de tensores ha permitido al equipo solucionar con ordenadores convencionales problemas de física cuántica que antes se creía que solo podían resolverse mediante computadoras cuánticas. (Imagen: Lucy Reading-Ikkanda / Simons Foundation)

Al dotar a los ordenadores clásicos de la capacidad de resolver problemas de esa clase considerada solo al alcance de las computadoras cuánticas, se abre una nueva y prometedora vía para la investigación en dinámica cuántica.

Tindall y sus colegas exponen los detalles técnicos de su logro en la revista académica Science, bajo el título “Dynamics of disordered quantum systems with two- and three-dimensional tensor networks”. (Fuente: NCYT de Amazings)