Un reciente estudio de los físicos Chris White y Martin White ha revelado una sorprendente conexión entre el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y el futuro de la computación cuántica. Estos investigadores, quienes son hermanos gemelos y trabajan en la Queen Mary University de Londres y la Universidad de Adelaide, respectivamente, han proporcionado una nueva comprensión del concepto de «magia» en el contexto de la mecánica cuántica.
La «magia» se refiere a una propiedad fundamental que mide la dificultad de calcular ciertos sistemas cuánticos en computadoras clásicas. Un nivel más alto de magia significa que se requiere un ordenador cuántico para describir adecuadamente el comportamiento de esos sistemas. Esta noción ha sido objeto de estudio durante décadas, a medida que científicos de todo el mundo intentan construir computadoras cuánticas capaces de aprovechar las extrañas leyes de la mecánica cuántica para alcanzar una potencia de procesamiento superior a la de los ordenadores tradicionales.
El descubrimiento en el LHC
La investigación, publicada en la revista Physical Review D, demuestra por primera vez que el LHC produce «magia» de manera rutinaria. Al estudiar el comportamiento de los quarks top, las partículas fundamentales más pesadas conocidas, los científicos han predicho que se generarán con frecuencia «quarks top mágicos». Este fenómeno está relacionado con la velocidad y la dirección de viaje de los quarks, factores que pueden ser medidos utilizando los detectores ATLAS y CMS, encargados de observar los resultados de las colisiones de protones en el LHC.
La implicación de este descubrimiento es significativa, ya que proporciona una nueva perspectiva sobre cómo se puede entender y potencialmente mejorar la magia en otros sistemas cuánticos. Chris White comenta que, mientras el entrelazamiento cuántico ha sido un foco principal de la investigación, su trabajo explora el concepto de magia en los quarks top, indicando que estos pueden ser muy adecuados para la construcción de potentes computadoras cuánticas.
Por su parte, Martin White señala que el experimento ATLAS ya ha observado evidencia de entrelazamiento cuántico. Sin embargo, su investigación va más allá, mostrando que el LHC puede observar patrones más complejos de comportamiento cuántico a las energías más altas jamás intentadas en este tipo de experimentos.
Los beneficios potenciales de las computadoras cuánticas son vastos, abarcando campos como el descubrimiento de fármacos y la ciencia de materiales. Sin embargo, la capacidad de aprovechar este potencial depende de la creación de estados cuánticos robustos y controlables, donde la magia desempeña un papel fundamental para alcanzar dicho control. La investigación de los hermanos White establece un puente entre la teoría de la información cuántica y la física de altas energías, sugiriendo que el LHC puede ser una plataforma única para explorar los límites de la teoría cuántica.
Este descubrimiento no solo se centra en las partículas más pesadas del universo, sino que también abre nuevas posibilidades para desbloquear el potencial de una nueva y revolucionaria paradigma de computación.
Más información: Chris D. White et al, Magic states of top quarks, Physical Review D (2024). DOI: 10.1103/PhysRevD.110.116016
