Un equipo de investigación formado por dos hermanos ha realizado un descubrimiento significativo en el ámbito de la física de partículas. Según un estudio recientemente publicado en Physical Review D, cuando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) produce quarks top, las partículas fundamentales más pesadas conocidas, se genera regularmente una propiedad denominada «magia».
Implicaciones para la computación cuántica
Este hallazgo podría tener importantes repercusiones en el avance de la computación cuántica, ya que «la magia» es una medida que describe cuán difícil resulta para una computadora clásica calcular el comportamiento de un sistema cuántico. El profesor Martin White, de la Universidad de Adelaide y co-líder del estudio junto a su hermano gemelo, el profesor Chris White, de la Universidad Queen Mary de Londres, explica: «Cuanto mayor es la magia, más necesitamos computadoras cuánticas para describir el comportamiento».
El LHC, que es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo, consta de un anillo de 27 kilómetros de imanes superconductores donde dos haces de partículas de alta energía viajan a velocidades cercanas a la de la luz antes de colisionar. La cantidad de magia que exhiben los quarks top depende de su velocidad y dirección de movimiento, parámetros que pueden ser medidos por los detectores ATLAS y CMS que observan los resultados de las colisiones de protones en el LHC.
El estudio de las propiedades mágicas de los sistemas cuánticos proporciona valiosos conocimientos sobre el desarrollo y las posibles aplicaciones de las computadoras cuánticas. «La investigación cuántica se ha centrado durante mucho tiempo en el entrelazamiento, donde las partículas se vinculan; sin embargo, nuestro trabajo sobre la magia explora qué tan adecuadas son las partículas para construir computadoras cuánticas poderosas», añade el profesor White.
Hasta la fecha, el experimento ATLAS ya ha observado evidencia de entrelazamiento cuántico, y la investigación actual demuestra que el LHC puede observar patrones más complejos de comportamiento cuántico en las energías más altas que se han intentado en este tipo de experimentos.
Durante décadas, los científicos han luchado por construir computadoras cuánticas que aprovechen las leyes de la mecánica cuántica para lograr una capacidad de procesamiento mucho mayor que la de las computadoras tradicionales. Los beneficios potenciales de la computación cuántica son vastos, afectando áreas como el descubrimiento de fármacos y la ciencia de materiales. Aprovechar este poder requiere estados cuánticos robustos y controlables, y la magia desempeña un papel fundamental en el logro de dicho control.
«Nuestra investigación allana el camino hacia una comprensión más profunda de la conexión entre la teoría de la información cuántica y la física de altas energías», concluye el profesor White. Este descubrimiento no solo se refiere a las partículas más pesadas del universo, sino que apunta a desbloquear el potencial de un nuevo paradigma revolucionario en la computación.
