Los físicos han descubierto una característica potencialmente revolucionaria del comportamiento de los bits cuánticos que permitiría a los científicos simular sistemas cuánticos complejos sin la necesidad de una enorme potencia informática.

Durante algún tiempo, el desarrollo de la próxima generación de computadoras cuánticas se ha visto limitado por la velocidad de procesamiento de las CPU convencionales. Incluso las supercomputadoras más rápidas del mundo no han sido lo suficientemente potentes, y las computadoras cuánticas existentes todavía son demasiado pequeñas, para poder modelar estructuras cuánticas de tamaño moderado, como procesadores cuánticos.

Sin embargo, un equipo de investigadores de las universidades de Loughborough y Nottingham e Innopolis ha encontrado una manera de eludir la necesidad de cantidades tan masivas de energía aprovechando el comportamiento caótico de los qubits, la unidad más pequeña de información digital.

Al modelar el comportamiento de los bits cuánticos (qubits), encontraron que cuando una fuente de energía externa, como un láser o una señal de microondas, Cuando se utilizó, el sistema se volvió más caótico, demostrando finalmente el fenómeno conocido como hipercaos.

Cuando los qubits estaban emocionados por la fuente de energía, cambiaron de estado, como bits de computadora normales que cambian entre cero y uno, pero de una forma mucho más irregular e impredecible. Sin embargo, los investigadores encontraron que el grado de complejidad (hipercaos) no aumentó exponencialmente a medida que crecía el tamaño del sistema, que es lo que cabría esperar, sino que, permaneció proporcional al número de unidades.

En un nuevo periódico "Aparición y control de comportamientos complejos en sistemas impulsados ​​de qubits que interactúan con disipación, "publicado en la revista Nature Información cuántica de NPJ , el equipo muestra que este fenómeno tiene un gran potencial para permitir a los científicos simular grandes sistemas cuánticos.

Uno de los autores correspondientes, Dr. Alexandre Zagoskin, de la Escuela de Ciencias de Loughborough, dijo:"Una buena analogía es el diseño de aviones. Para diseñar un avión, es necesario resolver ciertas ecuaciones de hidro (aero) dinámica, que son muy difíciles de resolver y solo se hicieron posibles después de la Segunda Guerra Mundial, cuando aparecieron potentes ordenadores. Sin embargo, la gente había estado diseñando y volando aviones mucho antes de eso. Fue porque el comportamiento del flujo de aire podría caracterizarse por un número limitado de parámetros, como el número de Reynolds y el número de Mach, que podría determinarse a partir de experimentos con modelos a pequeña escala. Sin esto, simulación directa de un sistema cuántico con todo detalle, usando una computadora clásica, se vuelve imposible una vez que contiene más de unos pocos miles de qubits. Esencialmente, no hay suficiente materia en el Universo para construir una computadora clásica capaz de lidiar con el problema. Si podemos caracterizar diferentes regímenes de un 10, Computadora cuántica de 000 qubit por solo 10, 000 de estos parámetros en lugar de 2 ^{10, 000} - que es aproximadamente 2 por 1 con tres mil ceros - eso sería un gran avance ".

Los nuevos resultados muestran que un sistema cuántico muestra patrones cualitativamente diferentes de comportamiento general de casos, y las transiciones entre ellos se rigen por un número relativamente pequeño de parámetros.

Si esto se mantiene en general, entonces los investigadores podrán determinar los valores críticos de estos parámetros a partir de, p.ej., construir y probar modelos a escala, y, tomando algunas medidas del sistema real, para saber si los parámetros de nuestro procesador cuántico permiten que funcione correctamente o no.

Como bonificación, la complejidad controlable en el comportamiento de los grandes sistemas cuánticos abre nuevas posibilidades en el desarrollo de nuevas herramientas de criptografía cuántica.