Nuevo estudio revela limitaciones en la teoría del entrelazamiento cuántico

Descubrimiento Sorprendente en la Física Cuántica

Un nuevo estudio revela “gaps culturales” en la teoría cuántica moderna. Los investigadores de la física cuántica del siglo XXI forman parte de una red internacional que exige una considerable interacción y comunicación. Cada día se publican alrededor de cien artículos sobre este tema, generalmente por autores que colaboran estrechamente entre sí. Los nuevos desarrollos y descubrimientos se integran rápidamente en el campo, a menudo en cuestión de semanas, lo que permite a los científicos construir sobre estos hallazgos con ideas innovadoras.

Este dinamismo es característico del ámbito de la teoría cuántica, que celebra el centenario del desarrollo inicial de la mecánica cuántica. En honor a este hito, UNESCO ha declarado 2025 como el Año Internacional de la Ciencia y Tecnología Cuánticas. Una de las últimas revelaciones en este año especial proviene de un grupo internacional de investigación liderado por el físico cuántico Jens Eisert, profesor en la Freie Universität Berlín. Los sorprendentes hallazgos del grupo han contribuido significativamente a la comprensión del entrelazamiento cuántico.

Nuevas Perspectivas sobre el Entrelazamiento Cuántico

Su estudio, titulado “Teoría del Entrelazamiento con Recursos Computacionales Limitados”, fue publicado recientemente en la revista científica Nature Physics. El artículo revela que, en la práctica, el método establecido para medir correlaciones en mecánica cuántica podría no funcionar exactamente como se asumía anteriormente.

Desde los años 20, los físicos sentaron las bases para la mecánica cuántica, que ha evolucionado hasta convertirse en una teoría fundamental dentro de la física. La teoría cuántica busca explicar el comportamiento de la materia y la luz a escalas minúsculas, como las de átomos y fotones. A diferencia de la física clásica, estas partículas pueden existir simultáneamente en diferentes estados y pueden estar “entrelazadas” entre sí a grandes distancias.

La teoría del entrelazamiento es un aspecto central de la mecánica cuántica y ha abierto camino a muchos avances tecnológicos modernos, incluidos chips informáticos, láseres y computadoras cuánticas. También ha sido crucial para el desarrollo de comunicaciones seguras y para entender materiales cuánticos.

Cambio Paradigmático en la Computación Cuántica

Hasta hace poco, existía una suposición común entre los científicos: que los estados cuánticos entrelazados podían preservarse y manipularse eficazmente en entornos de laboratorio mientras se realizaban operaciones cuánticas generales sin otras limitaciones más allá de la localidad. Sin embargo, investigaciones recientes sugieren que las aplicaciones prácticas del entrelazamiento cuántico son más limitadas de lo que se creía anteriormente debido a restricciones computacionales.

Eisert comenta: “Durante mucho tiempo nuestra comprensión del entrelazamiento se basó en suposiciones idealizadas”. Su trabajo demuestra que surgen discrepancias fundamentales en mediciones clave relacionadas con la computación cuántica cuando se realizan bajo condiciones realistas. Esto ha llevado al equipo investigador a introducir dos figuras clave en física cuántica: el entrelazamiento destilable computacional y el costo del entrelazamiento computacional.

Dichas figuras cuantifican las tasas de entrelazamiento en estados cuánticos, expresadas como bits entrelazados (ebits), dentro de ciertas condiciones restringidas. Este estudio podría cambiar radicalmente cómo los científicos entienden el procesamiento de información cuántica y resalta la importancia de considerar los recursos computacionales al realizar estas tareas.

Puntos Críticos y Nuevas Conexiones

Aparte de esto, presenta una posible nueva solución para problemas actuales relacionados con la eficiencia en computación cuántica –más allá simplemente de cuestiones hardware– forjando un nuevo vínculo entre ciencias computacionales teóricas y física. Eisert también señala una contradicción no reconocida anteriormente dentro de la teoría cuántica: “Parece que dos campos importantes de investigación no han comunicado lo suficiente entre sí: expertos en teoría del entrelazamiento y expertos en algoritmos cuánticos”. Este tipo de intercambio es fundamental para su trabajo actual.

Eisert, concluye afirmando que preguntas emocionantes suelen surgir precisamente en esos puntos donde convergen diferentes campos; o como él mismo lo expresa: “En los ‘gaps culturales’ o a lo largo de las fallas tectónicas del conocimiento establecido”. La teoría cuántica no es una excepción a esta regla.