Una visión de la computación cuántica desde la teoría de la complejidad
Hasta la fecha se han conseguido algunos éxitos en el camino hacia el desarrollo de ordenadores cuánticos con un pequeño número de bits cuánticos (qubits). Puesto que quedan muchos problemas por superar antes de hacer realidad un ordenador cuántico a gran escala, surge una pregunta obvia: ¿es posible construir una máquina así? Un teórico de la complejidad computacional se planteó una pregunta distinta: si se construye una máquina de este tipo, ¿ayudará a resolver problemas de computación que los equipos convencionales no son capaces de resolver? El tema principal de la beca Marie Curie TCSTURKEY (Analysis of Boolean functions for algorithms and complexity), financiada por la Unión Europea, fueron las limitaciones de los ordenadores cuánticos. Junto con un experto en modelos teóricos basados en la mecánica cuántica, el beneficiario de TCSTURKEY estudió las curvas temporales cerradas (CTC) para obtener información valiosa sobre la computación cuántica. Estas soluciones de las ecuaciones de campo de Einstein permiten el viaje en el tiempo, lo cual, instintivamente, parece paradójico. Si las CTC existen, sería posible realizar grandes operaciones de computación instantáneamente calculando la respuesta y enviándola hacia atrás en el tiempo, antes de su inicio. Los científicos de TCSTURKEY plantearon un escenario en el cual los ordenadores convencionales y cuánticos contienen CTC y estas CTC contienen bits clásicos y qubits. El número de bits de CTC aumentó progresivamente pero no se obtuvieron resultados que mostrasen que los bits cuánticos viajando en el tiempo ofreciesen ninguna ventaja frente a los bits clásicos viajando en el tiempo. Cálculos aleatorios con un número creciente de bits según una curva logarítmica eran equivalentes a los cálculos cuánticos estándar. A continuación, los científicos de TCSTURKEY centraron su atención sobre otro elemento esencial de las tecnologías cuánticas: la tarea de caracterizar el estado de un sistema cuántico. Estudiaron cómo manejar la información que resulta de escalar el número de parámetros que describen los estados cuánticos de muchos cuerpos. El límite donde los métodos clásicos dejan de ser capaces de controlar sistemas cuánticos de grandes dimensiones y altamente accesibles, se puede ampliar si se utiliza información estructural no trivial sobre estos sistemas. Los científicos de TCSTURKEY ven tanto las posibilidades como la necesidad de seguir esta línea de investigación más allá del fin del proyecto.
Palabras clave
Computación cuántica, teoría de la complejidad computacional, bits cuánticos, curvas temporales cerradas, viaje en el tiempo, computaciones aleatorias
