Por primera vez, los f\u00edsicos han transformado un procesador cu\u00e1ntico en un estado de la materia que parece desafiar a la f\u00edsica, un avance que podr\u00eda ser un paso hacia la realizaci\u00f3n de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica de una forma m\u00e1s pr\u00e1ctica. Las computadoras cu\u00e1nticas prometen ampliar los tipos de algoritmos que se pueden ejecutar de forma r\u00e1pida y pr\u00e1ctica, acelerando potencialmente la investigaci\u00f3n en muchos campos, desde la f\u00edsica de part\u00edculas hasta la farmacolog\u00eda y la meteorolog\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Se han logrado avances monumentales en el desarrollo de las bases de la tecnolog\u00eda, pero a medida que la tecnolog\u00eda se ampl\u00eda, los errores se convierten en un obst\u00e1culo importante. Al hacer que un ordenador cu\u00e1ntico se comporte experimentalmente como una forma robusta de cristal de tiempo, un equipo de f\u00edsicos de China y Estados Unidos espera hacer que la tecnolog\u00eda sea menos propensa a errores a medida que se ampl\u00eda. Los cristales de tiempo son grupos de part\u00edculas que muestran patrones repetitivos. Mientras que los patrones que forman los cristales regulares, como el diamante y el cuarzo, hacen eco en el espacio 3D, los cristales de tiempo se mueven peri\u00f3dicamente como un p\u00e9ndulo, marcando el tictac a trav\u00e9s del tiempo.<\/p>\n\n\n\n
Lo que los hace \u00fanicos es su capacidad de hacer esto en ausencia o en contraste con un “empuj\u00f3n” impulsor. Los cristales de tiempo oscilan en su estado de energ\u00eda m\u00e1s bajo a su propio ritmo, como un ni\u00f1o que patea en su columpio desafiando los empujoncitos repetitivos de sus padres.<\/p>\n\n\n\n
Propuesta por el reconocido f\u00edsico Frank Wilczek en 2012, la idea de los cristales de tiempo inicialmente recibi\u00f3 su buena cantidad de esc\u00e9pticos. Desde entonces, se han demostrado experimentalmente varios sistemas con comportamientos similares a los de los cristales de tiempo, lo que proporciona a los ingenieros una nueva herramienta probada para medir y dar forma al mundo, y una posible soluci\u00f3n a un problema de precisi\u00f3n en la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n\n\n\n
Mientras que la computaci\u00f3n t\u00edpica se limita a la l\u00f3gica construida con cifras binarias representadas por 1 y 0, los “qubits” de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica se adaptan mejor a tipos \u00fanicos de computaci\u00f3n, lo que permite resolver algoritmos complejos en un solo paso. Un qubit es una confusi\u00f3n de posibilidades, no muy diferente de una mesa de juego de cartas despejada antes de que el crupier revele un palo rojo o negro. As\u00ed como un contador de cartas puede usar las probabilidades a su favor, la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica utiliza el potencial incorporado de un qubit para realizar c\u00e1lculos. La combinaci\u00f3n de qubits entrelazando sus destinos crea una baraja m\u00e1s grande, modificando las probabilidades de maneras cada vez m\u00e1s \u00fatiles.<\/p>\n\n\n\n
Desafortunadamente, los qubits pueden entrelazarse con casi cualquier cosa en su entorno, mezclando aleatoriamente nuevas cartas y desequilibrando el juego del programa. Ampliar la baraja de qubits a los miles necesarios aumenta dr\u00e1sticamente la probabilidad de que se introduzca ruido no deseado. Los cristales de tiempo se han propuesto anteriormente como un medio para reducir los errores cu\u00e1nticos, aunque llevar m\u00e1s all\u00e1 de la teor\u00eda a una aplicaci\u00f3n pr\u00e1ctica ha resultado complicado.<\/p>\n\n\n\n
Un tipo de cristal de tiempo descrito como “topol\u00f3gico” tiene una ventaja sobre los dem\u00e1s. Mientras que las oscilaciones aisladas pueden exhibir caracter\u00edsticas de cristal de tiempo dentro de una zona espec\u00edfica de part\u00edculas que se repiten en el espacio, un cristal de tiempo topol\u00f3gico muestra la oscilaci\u00f3n del p\u00e9ndulo como una caracter\u00edstica global de un sistema m\u00e1s general, todo gracias a ese mismo fen\u00f3meno del entrelazamiento cu\u00e1ntico.<\/p>\n\n\n\n
Esta propagaci\u00f3n generalizada de la actividad oscilatoria es menos propensa a la interferencia local, lo que mantiene el movimiento perfecto del p\u00e9ndulo incluso cuando \u00e1reas aisladas dentro del sistema se ven empujadas y desalineadas. Al programar con \u00e9xito una forma altamente estable de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica superconductora para exhibir un comportamiento topol\u00f3gico de cristal de tiempo, el equipo descubri\u00f3 que era posible crear un sistema cu\u00e1ntico que es incluso menos propenso a la interferencia.<\/p>\n\n\n\n
Al ponerlo a prueba, el sistema pudo manejar un nivel razonable de ruido simulado en el entorno, permaneciendo relativamente estable. El experimento tambi\u00e9n reflej\u00f3 el potencial de usar circuitos superconductores similares para explorar el reino del movimiento fuera del equilibrio representado por los cristales de tiempo. Como prueba de concepto, el extra\u00f1o tictac de los cristales de tiempo podr\u00eda tener un lugar importante en el futuro de la tecnolog\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Esta investigaci\u00f3n fue publicada en\u00a0Nature Communications<\/a>.<\/p>\n\n\n\n