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En esta segunda parte Adán Cabello nos ayuda a comprender qué son las puertas lógicas, los ordenadores cuánticos, y las oportunidades que ha abierto el experimento de Estocolmo.
Para comrender de lo que estamos hablando, ¿qué es una puerta lógica?. En computación ordinaria es una puerta que tú le metes una secuencia de ceros y unos, y te da una secuencia de ceros y unos. Hay muchas puertas, como la que si metes cero te saca cero, pero que si metes uno te lo vuelve cero… Eso, que se puede hacer de muchas maneras, es una puerta lógica. En computación cuántica en vez de entrar ceros y unos entran estados cuánticos, qubits. Las puertas lógicas son los elementos esenciales para construir un ordenador cuántico. En la concepción usual, un ordenador cuántico no es más que la sucesión de puertas lógicas. Empiezas con un estado, lo haces atravesar una serie de puertas lógicas, al final haces una medida y te da el resultado de la computación. Y te da la ventaja que esperas que te de un ordenador cuántico. ¿Y para que lo entienda cualquiera? Vamos a ver. Cualquier sistema que procese información lo que procesa es una secuencia de bits, ceros y unos. Un ordenador normal, cuando tu le pones un fotografía le estás dando una secuencia muy larga de ceros y unos. Lo primero es que la información se codifica como ceros y unos. Si tú quieres que esa fotografía tenga mayor contraste tienes un programa que implementa esos cambios. Eso es un algoritmo y para implementarlo tienes una sucesión de puertas lógicas que convierte esa secuencia original en otra secuencia distinta que representa tu foto filtrada. Un ordenador es una máquina “universal”, es decir, que puedes hacer que haga cualquier cosa. Y para que realmente lo pueda hacer hay que definir un conjunto universal de puertas lógicas. Es algo similar en computación cuántica. Esto quiere decir que con un conjunto discreto, relativamente pequeño de puertas lógicas se puede demostrar que puedes hacer cualquier cosa. En computación cuántica para hacer cualquier cosa sobre un conjunto arbitrariamente grande de qubits hacen falta puertas lógicas que hagan cualquier cosa sobre un qubit individual, más una puerta lógica que entrelace dos qubits, pero no requiere puertas lógicas de cuarenta qubits, basta con esos ingredientes adecuadamente combinados para hacer cualquier cosa. ¿Qué pasa?, que estos grupos llevan quince años intentando construir puertas lógicas de uno o dos qubits, con fidelidades muy altas. Piensa que la computación cuántica es una sucesión de miles de estas puertas. Piensa que si cada puerta lo hace “casi bien” el resultado no es el esperado, tienes que corregir estos errores y es demasiado complicado que funcione. Varios grupos, pocos, como el de Innsbruck, han conseguido puertas lógicas con fidelidades muy altas, que quiere decir que puedes someter a tu estado cuántico a varias operaciones de este tipo y obtener con alta fidelidad lo que tú pretendes. Volviendo a los experimentos, ¿se puede decir que si en el universo cuántico el comportamiento de las partículas es totalmente diferente, vuestro trabajo va encaminado a comprender las leyes que rigen este comportamiento? Sí, es una buena lectura. Las leyes que gobiernan el comportamiento de fotones o iones individuales son completamente distintas a las que gobiernan la caída de una pelota. Pero este experimento, el hecho de haber encontrado este comportamiento sorprendente para partículas individuales, nos enseña que hay un recurso potencial que no tiene una pelota y sí tiene un fotón individual. No es tanto encontrar leyes, porque ya las conocemos, sino descubrir recursos. Parece un juego decir que “hasta aquí tenemos física clásica y hasta aquí física cuántica”, con un comportamiento diferente. Pero en el momento en que su comportamiento es distinto hay que preguntarse para qué podemos usarla, qué podemos hacer con un sistema cuántico que no podemos con un sistema clásico. Por eso es importante detectar estas diferencias, estos comportamientos en partículas individuales. ¿Qué esperamos que pase a medio plazo?, que encontremos problemas que podamos resolver que antes no podíamos, o que para hacerlo necesitábamos sistemas más complicados. Ya tenemos una pequeña lista de problemas a resolver con sistemas que no hace falta que estén entrelazados. Pero de lo que estamos hablando es de como avanzamos en el grado de conocimiento que tenemos de ese proceso, ¿no?, porque el comportamiento de las partículas siempre ha sido así. Hay que tener una visión global. La física es una ciencia relativamente joven, tiene cuatrocientos años, y el conocimiento de las partículas elementales, microscópicas, tiene poco más de un siglo. Y pudiendo manipular átomos individuales no más de quince años. Estamos en mantillas. Lo que pasa que estos fenómenos no se dan en la vida cotidiana. Cada uno de estos experimentos es terroríficamente complicado. Para controlar un ion en una sola trampa hacen falta siete o nueve láseres, muchísimo dinero y tecnología. Anton Zeilinger suele decir que muchos de estos experimentos son solo cuestión de dinero y la naturaleza se dedica a otras cosas, no ha revelar comportamientos curiosos.