Cuando Mile Gu enciende su nueva computadora, puede ver el futuro. Al menos, 16 versiones posibles de la misma, todo al mismo tiempo.
Gu, profesor asistente de física en la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur, trabaja en computación cuántica. Esta rama de la ciencia usa las leyes raras que gobiernan las partículas más pequeñas del universo para ayudar a las computadoras a calcular de manera más eficiente.
A diferencia de las computadoras clásicas, que almacenan información como bits (dígitos binarios de 0 o 1), las computadoras cuánticas codifican la información en bits cuánticos o qubits. Estas partículas subatómicas, gracias a las extrañas leyes de la mecánica cuántica, pueden existir en una superposición de dos estados diferentes al mismo tiempo.
Así como el gato hipotético de Schrödinger estaba simultáneamente vivo y muerto hasta que alguien abrió la caja, un qubit en una superposición puede ser igual a 0 y 1 hasta que se mide. Almacenar múltiples resultados diferentes en un solo qubit podría ahorrar una tonelada de memoria en comparación con las computadoras tradicionales, especialmente cuando se trata de hacer predicciones complicadas.
En un estudio publicado el 9 de abril en la revista Nature Communications, Gu y sus colegas demostraron esta idea usando un nuevo simulador cuántico que puede predecir los resultados de 16 futuros diferentes (el equivalente de, por ejemplo, lanzar una moneda cuatro veces seguidas) en Una superposición cuántica. Estos futuros posibles se codificaron en un solo fotón (una partícula cuántica de luz) que se movía por múltiples caminos simultáneamente mientras pasaba por varios sensores. Luego, los investigadores fueron un paso más allá, disparando dos fotones uno al lado del otro y rastreando cómo los futuros potenciales de cada fotón divergían en condiciones ligeramente diferentes.
"Es como Doctor Strange en la película 'Avengers: Infinity War'", dijo Gu a Live Science. Antes de una batalla culminante en esa película, el médico clarividente espera a tiempo ver 14 millones de futuros diferentes, con la esperanza de encontrar el lugar donde los héroes derroten al gran malo. "Él hace un cálculo combinado de todas estas posibilidades para decir: 'OK, si cambié mi decisión de esta pequeña manera, ¿cuánto cambiará el futuro?' Esta es la dirección hacia la que avanza nuestra simulación ".
Lanzar una moneda cuántica
Los investigadores probaron su motor de predicción cuántica utilizando un modelo clásico llamado la moneda perturbada.
"Imagine que hay una caja, y dentro de ella hay una sola moneda", dijo Gu. "En cada paso del proceso, alguien sacude un poco la caja, por lo que la moneda tiene una pequeña probabilidad de voltearse".
A diferencia de un lanzamiento de moneda tradicional, en el que el resultado siempre tiene la misma posibilidad de ser cara o cruz, el resultado de cada lanzamiento de moneda perturbado depende del estado en que se encontraba la moneda durante el paso anterior. Si la moneda se volcó de cara a cruz durante la tercera sacudida de la caja, por ejemplo, entonces la cuarta sacudida probablemente seguirá siendo la cruz.
Los investigadores realizaron dos versiones diferentes del experimento con monedas, una en la que la caja se movió un poco más fuerte y otra con jiggles más débiles. En cada experimento, la caja se movió cuatro veces, proporcionando 16 combinaciones posibles de cabezas y colas. Después del cuarto paso, el equipo codificó su superposición de los 16 resultados en un solo fotón, mostrando simultáneamente la probabilidad de cada resultado posible en función de la fuerza con la que se sacudió la caja.
Finalmente, el equipo combinó las superposiciones de la moneda fuertemente sacudida y la moneda débilmente sacudida para crear un mapa maestro de futuros posibles.
"Esto nos mostró qué tan rápido divergieron los futuros dependiendo de cuán fuerte sacudí la caja en cada paso", dijo Gu.
En este momento, las limitaciones en el poder de cómputo significan que el simulador del equipo puede ver solo 16 futuros posibles a la vez. Sin embargo, un día, a medida que las computadoras cuánticas se vuelvan más grandes, más potentes y más comunes, los simuladores como este podrían expandirse para ver infinitos futuros a la vez, dijo Gu. Esto podría ayudar en cosas como la predicción del clima o hacer inversiones más informadas en el mercado de valores. Incluso podría ayudar a mejorar el aprendizaje automático, que se trata de la inteligencia artificial enseñándose a sí mismo para hacer mejores predicciones.
Todo esto es "altamente exploratorio", agregó Gu, y requerirá muchos más experimentos para descubrir todas las aplicaciones del simulador cuántico. Por desgracia, el destino de esta computadora clarividente es un futuro que sigue siendo un misterio.
