Cuando se trata de estudiar sistemas de transporte, los mercados de valores y el clima, La mecánica cuántica es probablemente lo último que se nos viene a la mente. Sin embargo, Los científicos de la Universidad Griffith de Australia y la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur acaban de realizar un experimento de "prueba de principio" que muestra que cuando se trata de simular procesos tan complejos en el mundo macroscópico, la mecánica cuántica puede proporcionar una ventaja inesperada.

El profesor de Griffith, Geoff Pryde, quien lideró el proyecto, dice que tales procesos podrían simularse usando un "disco duro cuántico", mucho más pequeña que la memoria necesaria para las simulaciones convencionales.

"Stephen Hawking dijo una vez que el siglo XXI es el 'siglo de la complejidad', como muchos de los problemas más urgentes de la actualidad, como comprender el cambio climático o diseñar un sistema de transporte, implican enormes redes de componentes que interactúan, " él dice.

"Su simulación es, por tanto, inmensamente desafiante, requiriendo el almacenamiento de cantidades de datos sin precedentes. Lo que demuestran nuestros experimentos es que una solución puede provenir de la teoría cuántica, codificando estos datos en un sistema cuántico, como los estados cuánticos de la luz ".

Einstein dijo una vez que "Dios no juega a los dados con el universo, "expresando su desdén por la idea de que las partículas cuánticas contienen aleatoriedad intrínseca.

"Pero los estudios teóricos demostraron que esta aleatoriedad intrínseca es el ingrediente correcto que se necesita para reducir el costo de la memoria para modelar estadísticas parcialmente aleatorias, "dice la Dra. Mile Gu, un miembro del equipo que desarrolló la teoría inicial.

En contraste con el sistema de almacenamiento binario habitual, los ceros y unos de bits, los bits cuánticos pueden ser simultáneamente 0 y 1, un fenómeno conocido como superposición cuántica.

Los investigadores, en su artículo publicado en Avances de la ciencia , dicen que esta libertad permite que las computadoras cuánticas almacenen muchos estados diferentes del sistema que se simula en diferentes superposiciones, usando menos memoria en general que en una computadora clásica.

El equipo construyó un simulador cuántico de prueba de principio utilizando un fotón, una sola partícula de luz, que interactúa con otro fotón.

Midieron los requisitos de memoria de este simulador, y lo comparó con los requisitos fundamentales de memoria de un simulador clásico, cuando se utiliza para simular procesos parcialmente aleatorios especificados.

Los datos mostraron que el sistema cuántico podría completar la tarea con mucha menos información almacenada que la computadora clásica, un factor de 20 mejoras en el mejor punto.

"Aunque el sistema era muy pequeño, incluso la simulación ordinaria solo requería un bit de memoria, demostró que se pueden lograr ventajas cuánticas, "Dice Pryde.

"Teóricamente, También se pueden realizar grandes mejoras para simulaciones mucho más complejas, y uno de los objetivos de este programa de investigación es hacer avanzar las demostraciones a problemas más complejos ".