Vlatko Vedral, el genio cuántico
Este científico serbio, profesor de Física en la Universidad de Oxford, cree que para construir un auténtico ordenador cuántico es preciso idear un equipo suficientemente grande como para incluir mil qubits. El problema es que a partir de veinte, el sistema colapsa.
Para entender la realidad utilizamos la relatividad y la física cuántica. A partir de ellas hablamos de un mundo clásico y de otro cuántico. ¿Existe de verdad una diferencia?
Esta división no es satisfactoria. Muchos físicos creemos que se puede ir más allá de esa fractura, pues la diferencia se debe a que cada teoría opera en diferentes dominios. La mecánica cuántica se aplica al minúsculo mundo del átomo, mientras que la relatividad-gravedad se centra en los objetos masivos. Habría que encontrar una unificación, pero apenas se pueden apreciar efectos cuánticos en objetos grandes, lo que complica esa búsqueda de una teoría global. picos. Cuando hacemos una medición, alteramos el sistema. ¿Pero esto es algo definitivo o podemos deshacerlo sin que importe cómo de grande sea el objeto?
Si es reversible, ¿la física cuántica sería aplicable a todo el universo?
Lo que afirma la física cuántica es que en un sistema cerrado, que se encontrase perfectamente aislado de cualquier otra cosa, todo debería evolucionar de una forma completamente reversible, esto es, podríamos deshacer lo que hubiéramos hecho. La cuestión es saber si es posible probar esto mismo con objetos cada vez más grandes, lo que nos proporcionará una indicación de hasta qué punto un determinado fenómeno es mecánico-cuántico.
La decoherencia justifica que no se detecten fenómenos cuánticos...
No creo que sea la respuesta definitiva. La decoherencia nos dice que si tenemos un sistema cuántico que interactúa con otro, su estado puede colapsar y tornarse clásico. Pero la cuestión es esta: ¿el colapso en sí mismo constituye un proceso mecánico-cuántico? Si tienes un sistema cuántico que al interactuar con otro da origen a la decoherencia, ¿sería posible invertir el proceso? Así podría descubrirse si la física cuántica es aplicable a elementos macroscó-
En su libro afirma que siempre se está creando información en el universo, lo que impide que una teoría pueda llegar a ser completa. ¿Es escéptico sobre la posibilidad de alcanzar una teoría final?
Se trata de una idea muy especulativa. Para empezar, es difícil verificar experimentalmente si se tiene una comprensión completa de los fenómenos cuánti-
cos. Aunque en una teoría no se hayan encontrado problemas, no hay garantías de que en el futuro no surjan errores. Por su propia naturaleza, la ciencia es muy abierta en este sentido. La física cuántica, por ejemplo, cuenta ya con cien años de éxito sin trabas, pero aún no sabemos si ella es la respuesta final, y es interesante que la gravedad sea uno de esos aspectos que llevan a pensar que hay que modificarla.
¿Cuáles son los fenómenos cuánticos que habría que tener en cuenta a la hora de desarrollar un ordenador así?
En realidad, es algo que está relacionado con la cuestión de la reversibilidad. La pregunta que deberíamos hacernos es esta: ¿se puede fabricar algo suficientemente grande como para incluir al menos mil qubits? ¿Podemos lograr que tal cosa pueda ser completamente reversible? Los ordenadores cuánticos deberían serlo. Siempre que se computase en un sentido, habría que ser capaz de hacerlo en el opuesto con una probabilidad de éxito del 100 %.
Estamos ante un gran problema, ¿no?
Sí, si se miden objetos cada vez más grandes las posibilidades de que algo vaya mal se incrementan, pues estos pueden interactuar con alguna otra cosa en el universo. Es decir, la principal dificultad con los ordenadores cuánticos es que cuanto mayores sean más probabilidades habrá de que se produzca un error. Y este está relacionado con la decoherencia, que es lo que impide que se pueda ir más allá de los veinte qubits. La cuestión, pues, se encuentra en el modo de aislar correctamente la computadora y asegurarse de que en ella realmente nada interfiere fuera de su propio dominio.
En los ordenadores convencionales tenemos transistores. ¿Cuál sería el equivalente en los cuánticas?
Los transistores, por su propia naturaleza, son una tecnología irreversible, pues actúan como un conmutador. Cuando se enciende uno, hay un incremento de entropía, en calor. En el nivel cuántico, lo que hay que buscar es que este incremento sea cero. Es muy complejo, pero podríamos utilizar puertas mecánicocuánticas con, por ejemplo, dos átomos muy cercanos entre sí que interaccionasen mediante energía electrostática, intercambiando luz o vibrando en formas diferentes.
¿Y qué clase de herramientas teóricas se necesitarían para desarrollar una máquina cuántica?
Todo pasa por entender correctamente cómo hacer cualquier transformación. A nivel teorético se conocen bien esas puertas elementales que comentamos antes. No obstante, uno de los aspectos que se nos escapan es la forma más económica de hacer correcciones de errores cuánticos. De hecho, a no ser que se resuelva este asunto, sería extremadamente complejo construir ordenadores cuánticos reversibles. Para hacer la corrección de errores, se necesitan más qubits que para codificar bits lógicos, pero no sabemos la proporción óptima. Quizá, lo ideal sería averiguar cómo proteger el entrelazamiento y la coherencia cuántica.
¿Qué opinión le merece la firma D-Wave Systems?
Usan un tipo particular de computación, llamada cuántica adiabática. Me parece que tienen una máquina interesante, pero si lo he entendido bien no creo que se trate de una computadora cuántica universal. Tienen un aparato muy eficiente que ejecuta ciertos algoritmos de forma muy rápida. Eso sí, fenómenos como el entrelazamiento o la coherencia están totalmente ausentes en ella. En todo caso, no la llamaría computadora cuántica. Además, sus desarrolladores mantienen un cierto oscurantismo. No creo que nos permitieran hacer pruebas para verificar si en su ordenador se producen entrelazamientos cuánticos. Sería recomendable que fueran más transparentes sobre lo que puede o no hacer.