Un sistema láser que genera partículas de luz giratorias podría conducir a la gran potencia de cálculo necesaria para resolver problemas biológicos complejos. El sistema, que mejora a los anteriores, se describe en la revista Ciencia y tecnología cuántica .

Algunos problemas son demasiado grandes y complejos para que los resuelvan incluso las computadoras modernas. El problema del viajante de comercio es un ejemplo típico. Este problema pregunta:Dada una lista de ciudades y distancias entre cada par, ¿Cuál es la ruta más corta posible que visita cada ciudad y regresa a la ciudad de origen? A medida que aumenta el número de ciudades para visitar, el número posible de rutas para elegir se vuelve exponencialmente mayor, tomando cada vez más tiempo para resolver. Una computadora moderna tardaría mil millones de años en resolver un problema de 60 ciudades.

Para intentar resolver problemas complejos más rápido, los físicos están recurriendo a los sistemas de espín, que son modelos simplificados que describen las interacciones entre partículas en un material. En el "modelo XY" de un sistema de giro, las partículas forman patrones en forma de vórtice alrededor de múltiples puntos focales. Imagina varios desagües en una bañera grande, con flujos unidireccionales de agua bajando por cada desagüe. Los problemas complejos que involucran datos direccionales se pueden simular creando un sistema físico que emule este modelo XY.

Este tipo de sistema podría usarse, por ejemplo, para predecir los ángulos entre los enlaces dentro de una proteína, determinar cómo se pliega, para el descubrimiento y la síntesis de fármacos. Podría reducir significativamente el tiempo necesario para realizar una computación probabilística compleja.

El físico Yutaka Takeda de la Universidad de Ciencias de Tokio y sus colegas en Japón mejoraron una configuración experimental que emula el modelo XY. Su diseño cuenta con un sistema láser que genera pulsos de partículas de luz dentro de una cavidad de fibra óptica de un kilómetro de largo. Los pulsos se generan utilizando una "red de oscilador paramétrico óptico no degenerado, "que, en última instancia, genera 5, 000 giros, es decir, flujos de partículas de luz que descienden 5, 000 desagües diferentes, dentro de la cavidad. Permite largas simulaciones durante varios minutos dentro de un sistema estable. Esto mejora los osciladores anteriores que producían solo 100 giros y los tiempos de simulación que estaban limitados a varias decenas de milisegundos.

El equipo demostró que las partículas de luz giratorias dentro de la cavidad de la fibra óptica corresponden con precisión a un modelo XY.

"Esperamos que nuestro trabajo motive la investigación en computación con sistemas físicos y en algoritmos que involucran datos continuos y direccionales, "concluyen los investigadores.