Una máquina para ver todos los 'futuros' posibles

En la película Los Vengadores (Anthony y Joe Russo, 2018), Dr. Strange busca la línea de tiempo en que los superhéroes salen victoriosos entre 14 millones de futuros posibles. Los mortales no podemos hacer eso. Pero en el mundo de lo inconmensurablemente pequeño, el cuántico, sí podemos jugar a ello. Un equipo de internacional ha construido un simulador que contempla todos los millones de posibles comportamientos venideros que puede tener una partícula. Una máquina que construye todos los futuros posibles en una superposición cuántica. Empecemos por recordar qué es eso de la superposición cuántica:

"Cuando pensamos en el futuro, nos enfrentamos a una amplia gama de posibilidades", explica el rofesor Mile Gu de NTU Singapur, quien lideró el desarrollo del algoritmo cuántico que sustenta el prototipo de la máquina de los futuros. "Estas posibilidades crecen exponencialmente a medida que nos adentramos en el futuro. Por ejemplo, incluso si sólo tenemos dos posibilidades para elegir cada minuto, en menos de media hora hay 14 millones de futuros posibles (como en Los Vengadores). En menos de un día, el número supera el número de átomos en el universo".

Al cabo de un día, el número de futuros posibles supera el número de átomos del universo

Un ordenador cuántico puede examinar todos los futuros posibles colocándolos en una superposición cuántica, similar al famoso gato de Schrödinger que está simultáneamente vivo y muerto.

Para realizar este esquema, unieron fuerzas con el grupo experimental dirigido por el profesor Geoff Pryde en la Universidad de Griffith. Juntos, el crearon un procesador fotónico de información cuántica. No es más (ni menos) que el corazón de un ordenador que, en vez de ser de silicio, como el que usa el tuyo o tu móvil, juega con partículas que forman la luz.

El procesador fue ideado para que los posibles resultados futuros de un proceso de decisión estén representados por los sitios en donde se encuentran los fotones: partículas cuánticas de luz. Luego demostraron que el estado del dispositivo cuántico era una superposición de múltiples futuros potenciales, ponderados por su probabilidad de ocurrencia. Recordemos: esa partícula puede estar en varios estados a la vez justo hasta el momento en que miramos. Simplificando, cuando algo está en varios sitios a la vez nos da una pista de las varias opciones o rumbos que puede tomar.

Dicho de otro modo, es como si una persona estuviese yendo de Madrid a Barcelona en tren, en avión y en coche a la vez. El simulador cuántico puede ver las tres alternativas, como lo haría Google Maps al pedirle una ruta. Luego, en la vida real, la persona elige un medio, con las consecuencias que eso tiene.

Rescatando las ideas de Feyman

"El funcionamiento de este dispositivo está inspirado en el premio Nobel Richard Feynman", añade Jayne Thompson, del equipo de Singapur. "Cuando Feynman comenzó a estudiar física cuántica, se dio cuenta de que cuando una partícula viaja del punto A al punto B, no necesariamente sigue un solo camino. En cambio, recorre simultáneamente todos los caminos posibles que conectan los puntos. Nuestro trabajo amplía este fenómeno para modelar futuros estadísticos".

La máquina ya es capaz de medir cuánto influye en el futuro una elección específica en el presente

La máquina ya ha demostrado una aplicación: medir cuánto influye en el futuro nuestro sesgo hacia una elección específica en el presente. "Nuestro enfoque es sintetizar una superposición cuántica de todos los futuros posibles para cada sesgo". Farzad Ghafari, miembro del equipo experimental, explica: "Al interferir entre sí en estas superposiciones, podemos evitar por completo ver cada posible futuro individualmente. De hecho, muchos algoritmos actuales de inteligencia artificial aprenden al ver cómo los pequeños cambios en su el comportamiento pueden llevar a resultados futuros diferentes, por lo que nuestras técnicas pueden permitir que las IA mejoradas cuánticas aprendan el efecto de sus acciones de manera mucho más eficiente".

Simulador cuántico para ver futuros Slussarenko

Y hasta aquí toda la fascinación. Porque esta máquina, hoy, es todavía ciencia-ficción. Su prototipo apenas puede simular 16 futuros simultáneamente. Es decir, sería como estar en la fase 386 del procesador, con hacer una analogía literaria con los actuales PC. Sin embargo, hoy contamos con máquinas potentísimas que caben en nuestra mano. El algoritmo cuántico subyacente se puede, en principio, escalar sin límite. "Esto es lo que hace que el campo sea tan emocionante", dice Pryde.

Eso sí. Escalar físicamente en el mundo cuántico es complicado. Y es justo el motivo por el que no hemos sido capaces los humanos de crear un ordenador cuántico plenamente funcional. Con todo, Pryde es optimista. "Recuerda mucho a las computadoras clásicas en la década de 1960. Así como pocos pueden imaginar los muchos usos de las computadoras clásicas en la década de los sesenta, todavía estamos muy en la lejos sobre lo que pueden hacer los ordenadores cuánticos. Cada descubrimiento de una nueva aplicación proporciona impulso para su desarrollo tecnológico".