Un desafío inesperado a la supremacía cuántica. Físicos del Centro de Física Cuántica Computacional del Instituto Flatiron, adscrito a la Fundación Simons, junto con colegas de la Universidad de Boston, han demostrado que un problema que antes se consideraba intratable para las computadoras clásicas puede ser simulado en una máquina convencional, e incluso en una computadora portátil.
La controversia comenzó en marzo de 2025, cuando un grupo de investigadores publicó en la revista Science una afirmación revolucionaria: habían logrado simular el comportamiento de un sistema cuántico complejo en una computadora cuántica, algo que supuestamente era imposible de replicar con medios clásicos. Joseph Tindall, científico de Flatiron, levantó una ceja con escepticismo al escuchar tal afirmación. Él y sus colegas decidieron comprobar si el problema era realmente irresoluble.
La investigación se centra en la simulación de sistemas de cientos de cúbits interconectados, dispuestos en redes cuadradas, cúbicas y otras redes regulares. Precisamente esta tarea fue calificada por los oponentes como imposible para los cálculos clásicos, supuestamente requiriendo decenas de miles de años de cálculo continuo.
La solución se encontró en las redes tensoriales, una herramienta matemática que literalmente “comprime” la enorme función de onda de un sistema cuántico, similar a como un archivo ZIP comprime archivos. Esto reduce drásticamente la cantidad de información que necesita ser procesada. Tindall realizó los cálculos iniciales en una computadora portátil, utilizando la biblioteca ITensor desarrollada por sus colegas en el Centro. El resultado fue sorprendente: un problema que una computadora cuántica tardaba horas en resolver, una computadora portátil clásica lo resolvió en 30 minutos. En algunas computadoras portátiles, los cálculos tardaron hasta dos horas y requirieron solo 40 megabytes de memoria RAM, menos que el tamaño de un video simple en redes sociales.
La técnica clave es un algoritmo adaptado de propagación de creencias (belief propagation), que se remonta a la década de 1980. Tindall y su equipo adaptaron este antiguo método para sistemas cuánticos, logrando extraer un potencial que nadie había visto en décadas. El enfoque es más económico y rápido que los métodos alternativos, aunque ligeramente menos preciso, pero con una precisión aceptable para tareas prácticas.
Lo que es particularmente impresionante es que los resultados no solo coincidieron con las predicciones teóricas, sino también con los datos obtenidos en una computadora cuántica real. La precisión alcanzó un nivel que la ciencia clásica consideraba inalcanzable. Esto significa que la ventaja cuántica en este problema es muy limitada, o simplemente no existe.
Los científicos subrayan la conclusión principal: las computaciones clásicas y cuánticas no son enemigas, sino aliadas. Las simulaciones clásicas ayudan a desenmascarar las exageradas afirmaciones de superioridad cuántica y a comprender mejor para qué son realmente útiles los dispositivos cuánticos. Al mismo tiempo, cada avance en el hardware cuántico inspira a los desarrolladores a crear nuevos métodos y algoritmos clásicos.
Ahora, el equipo de Tindall aborda un desafío más complejo: la simulación de electrones que pueden moverse entre los nodos de la red. Estos sistemas son aún más intrincados y se acercan más a los materiales cuánticos reales: imanes, superconductores, sustancias exóticas que los físicos desean sintetizar y comprender. La investigación demuestra que la frontera entre el mundo clásico y el cuántico es más difusa de lo que se pensaba, y ambos enfoques se ayudarán mutuamente en el camino hacia avances reales.
