Los científicos han demostrado que incluso las computadoras cuánticas avanzadas podrían fallar en identificar ciertas fases cuánticas exóticas de la materia, describiéndolo como un 'escenario de pesadilla'. Este hallazgo resalta posibles límites en la computación cuántica a pesar de sus promesas. La investigación, liderada por Thomas Schuster en Caltech, conecta la ciencia de la información cuántica con los fundamentos de la física.
Las computadoras cuánticas prometen resolver problemas complejos más rápido que las máquinas clásicas, pero un nuevo estudio revela escenarios en los que podrían fallar de manera dramática. Thomas Schuster en el Instituto de Tecnología de California y sus colegas analizaron matemáticamente una tarea en la que una computadora cuántica recibe mediciones de un estado cuántico y debe determinar su fase. Para materiales cotidianos como el agua, distinguir fases como sólido o líquido es sencillo. Sin embargo, para fases cuánticas exóticas —parientes del hielo y el agua que incluyen fases 'topológicas' con corrientes eléctricas inusuales— el cálculo se vuelve imposibilmente exigente.
El equipo demostró que en estos casos, una computadora cuántica podría requerir miles de millones o billones de años para completar el cálculo, similar a un experimento que ejecuta un instrumento durante eones. Schuster describe estos como un 'escenario de pesadilla que sería muy malo si aparece. Probablemente no aparece, pero debemos entenderlo mejor.' Enfatiza que tales fases son improbables en experimentos del mundo real con materiales o dispositivos cuánticos, posicionando el trabajo como un diagnóstico para brechas en la teoría de la computación cuántica en lugar de un obstáculo práctico.
Bill Fefferman en la Universidad de Chicago ve esto como una visión más amplia: 'Esto podría estar diciendo algo sobre los límites de la computación en general, que a pesar de lograr aceleraciones dramáticas para ciertas tareas específicas, siempre habrá tareas que siguen siendo demasiado difíciles incluso para computadoras cuánticas eficientes.' El estudio une la ciencia de la información cuántica, utilizada en criptografía, con la física central de la materia, potencialmente avanzando ambos campos. Mirando hacia el futuro, los investigadores planean examinar fases cuánticas más energéticas y excitadas, que plantean desafíos computacionales aún mayores.
Los hallazgos se detallan en un preprint en arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2510.08503).