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Controlando la aleatoriedad cuántica

Un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, en Boston) ha logrado un hito en las tecnologías cuánticas al demostrar por primera vez el control de la aleatoriedad cuántica. El estudio se presentó en la revista Science.

Los autores se centraron en una característica única de la física cuántica conocida como fluctuaciones del vacío. Podrías pensar que el vacío es un espacio sin nada de materia ni luz. Sin embargo, en el mundo cuántico, incluso este espacio «vacío» experimenta fluctuaciones o cambios. Imagina un mar en calma que de repente se llena de olas: eso es similar a lo que ocurre en el vacío a nivel cuántico.

Este tipo de fluctuaciones ya han permitido a los científicos generar números aleatorios. También son las responsables de muchos fenómenos cuánticos fascinantes descubiertos en los últimos cien años.

Trabajando con estas fluctuaciones del vacío, los postdoctorandos del MIT han logrado controlar la aleatoriedad cuántica, un avance importante para la llamada computación probabilística.

Computación convencional vs probabilística
Convencionalmente, los ordenadores funcionan de forma determinista, ejecutando instrucciones paso a paso que siguen un conjunto de reglas y algoritmos predefinidos. En este ámbito, si se ejecuta la misma operación varias veces, siempre se obtiene exactamente el mismo resultado. Este enfoque ha impulsado nuestra era digital, pero tiene sus limitaciones, especialmente cuando se trata de simular el mundo físico u optimizar sistemas complejos, tareas que a menudo implican grandes cantidades de incertidumbre y aleatoriedad.

Aquí es donde entra en juego el concepto de computación probabilística. Estos sistemas aprovechan la aleatoriedad intrínseca de ciertos procesos para realizar los cálculos. No proporcionan una única respuesta «correcta», sino una serie de resultados posibles, cada uno con su probabilidad asociada. Esto los hace idóneos para simular fenómenos físicos y afrontar problemas de optimización en los que pueden existir múltiples soluciones y en los que la exploración de distintas posibilidades puede conducir a una solución mejor.

Sin embargo, la aplicación práctica de la computación probabilística se ha visto dificultada históricamente por un obstáculo importante: la falta de control sobre las distribuciones de probabilidad asociadas a la aleatoriedad cuántica. Aquí es donde la investigación llevada a cabo por el equipo del MIT introduce una posible solución.

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