La discordia de las partículas hará posibles los ordenadores cuánticos

Hasta hace poco, se pensaba que el entrelazamiento cuántico (fenómeno por el que las partículas entrelazadas no se definen como individuales sino como un sistema) era imprescindible para hacer funcionar un ordenador cuántico.

Pero aunque este entrelazamiento, calificado de forma notoria por Albert Einstein como una “estremecedora acción a distancia”, se puede facilitar en el laboratorio en condiciones cuasi-ideales, fuera de éste se vuelve frágil y fugaz, cuando las condiciones dejan de ser las ideales.

No obstante, en los últimos años se ha descubierto que el entrelazamiento podría no ser necesario en todos los casos y se han hallado nuevos ejemplos de tecnologías que podrían aprovechar las ventajas que ofrece la física cuántica sin necesidad de este fenómeno.

Del entrelazamiento a la discordia

Investigadores de Australia, Singapur y Reino Unido han publicado un estudio en la revista Nature Physics sobre cierta tecnología basada en el fenómeno de la discordia cuántica (quantum discord, (correlaciones entre partículas debidas a los efectos de la física cuántica).

Este fenómeno, mucho más sólido y de más fácil acceso que el entrelazamiento, también puede otorgar una ventaja cuántica y podría, de hecho, aprovecharse para poner a tiro las tecnologías cuánticas mucho antes de lo previsto.

El equipo internacional mencionado se propuso descubrir la procedencia de la energía cuántica que conlleva la discordia cuántica y hallaron indicios de un vínculo directo entre ambas.

Uno de los autores, Mile Gu de la Universidad Nacional de Singapur (NUS), comentó: “Hemos demostrado que la discordia cuántica es un recurso del que podremos beneficiarnos si empleamos las herramientas cuánticas adecuadas”.

Los autores codificaron información en luz láser para demostrar la activación de este recurso cuántico. Así demostraron la posibilidad de recuperar más información utilizando la discordia cuántica que sin acceder a ella.

Otro de los autores, Ping Koy Lam de la Universidad Nacional de Australia (ANU), comparó su experimento con “descodificar música de una radio de AM/FM emitida por transmisión simultánea con mucha energía estática”.

Los científicos descubrieron que la discordia es similar a la energía estática cuántica compartida y que se puede extraer más “música” de dicha transmisión simultánea de radio si se usan las herramientas cuánticas adecuadas.

La presencia de la discordia cuántica ha sido demostrada ya en numerosos sistemas. Anteriormente, puede haberse descrito como ruido no deseado y por ello algunos científicos albergan dudas sobre su posible utilidad, pero estos nuevos descubrimientos vienen a confirmarla.

El experimento realizado no se considera una computación cuántica, pero sí muestra que la discordia posee un potencial aprovechable en las tecnologías cuánticas.

Actualmente se están buscando otras tareas que podrían mejorarse empleando la discordia cuántica. Se espera que ésta ofrezca una vía de acceso más sencilla a las tecnologías cuánticas del futuro que el entrelazamiento. Ping Koy Lam destacó que su estudio “sugiere la posibilidad de aligerar los requisitos relativos a ciertas tecnologías cuánticas”.

Recursos menos exigentes

Otro estudio publicado en el mismo número de Nature Physics muestra también la posibilidad de utilizar recursos menos exigentes para hacer realidad la informática cuántica.

En este trabajo participaron investigadores de Austria, Singapur y Reino Unido y se contó con dos subvenciones de la Unión Europea. Una provino del proyecto Q-Essence («Interfaces, sensores y comunicación basados en el entrelazamiento cuántico»), financiado a su vez con 4,7 millones de euros en virtud del tema de Tecnologías de la información y la comunicación (TIC) del Séptimo Programa Marco (7PM) de la UE. Q-Essence, que estará en marcha hasta 2013, cuenta con la participación de investigadores de Australia, Austria, Dinamarca, Alemania, Italia, Países Bajos, Polonia, Eslovaquia, España, Suiza y Reino Unido.

La otra fuente de financiación fue una subvención avanzada (Advanced Grant) del Consejo Europeo de Investigación (CEI) por valor de 1,75 millones de euros concedida a uno de los autores del estudio, Anton Zeilinger de la Universidad de Viena, para llevar a cabo el proyecto QIT4QAD («Tecnología de la información cuántica fotónica y fundamentos de la física cuántica en dimensiones superiores»).

Referencias Bibliográficas:

Mile Gu et al., Observing the operational significance of discord consumption, Nature Physics. doi:10.1038/NPHYS2376.

Dakic, B. et al., Quantum discord as resource for remote state preparation, Nature Physics. doi:10.1038/NPHYS2377.