Los físicos de la Universidad Estatal de Luisiana, en Estados Unidos, han demostrado que la luz clásica brillante y fácilmente disponible permite diseñar una red óptica y desarrollar mediciones que cuentan los fotones uno por uno. Esta combinación revela y utiliza un comportamiento cuántico multifotónico oculto para el procesamiento de información, pero sin los problemas asociados a la luz cuántica.
La computación cuántica suele asociarse a sistemas extremadamente delicados, en los que el ruido, las pérdidas de energía y cualquier perturbación del entorno pueden destruir los estados cuánticos que contienen la información.
Ahora, el estudio publicado en la revista Advanced Science por los investigadores estadounidenses ha demostrado una estrategia diferente: en lugar de partir de una fuente de luz cuántica difícil de controlar, utiliza luz clásica brillante y accesible para construir un sistema capaz de explotar recursos cuánticos ocultos.
La «máquina cuántica» y sus propiedades
El resultado es un reservorio cuántico multifotónico que funciona a temperatura ambiente y mantiene su utilidad incluso ante niveles importantes de ruido y pérdidas. Según una nota de prensa, el sistema permite acceder a sistemas cuánticos de hasta 40 partículas y emplearlos tanto para simular fenómenos físicos complejos como para realizar tareas de procesamiento de información.
La clave del experimento está en una aparente contradicción: la luz empleada es clásica, es decir, no necesita prepararse en estados cuánticos especialmente frágiles. Sin embargo, los investigadores recurren posteriormente a mediciones proyectivas, realizadas mediante detectores capaces de resolver el número de fotones. Estas mediciones permiten seleccionar determinados resultados y extraer de un campo clásico sistemas multifotónicos con comportamiento cuántico.
Funcionamiento del modelo
En la práctica, el equipo hace pasar la luz por una red óptica que transforma sus propiedades. El sistema combina la polarización, la estructura espacial y el número de fotones para generar un espacio de estados mucho más rico que el de una señal óptica convencional. En el experimento, el reservorio alcanza 861 componentes medibles, que sirven como diferentes características para representar y procesar la información.
En lugar de programar cada elemento de una red compleja, el nuevo enfoque aprovecha la dinámica natural del sistema físico para transformar una entrada sencilla en un patrón de salida más rico y diverso. Después, solo es necesario entrenar una etapa final, relativamente simple, para interpretar ese patrón.
El eje está en el tratamiento de la luz
Según explican los especialistas, es la propia luz la que realiza las transformaciones, mientras que las mediciones del número de fotones permiten recuperar la información contenida en ellas. En otras palabras, y en términos más sencillos, la «máquina cuántica» transforma la luz convencional en un campo fértil para el procesamiento cuántico de la información.
Los investigadores demostraron primero que el sistema podía funcionar como simulador cuántico. Entre otras pruebas, reprodujeron el comportamiento característico de una red cuántica, incluso cuando la red óptica estaba sometida a ruido. También consiguieron simular procesos relacionados con la evolución de sistemas de muchas partículas.
Una nueva máquina cuántica utiliza luz brillante para procesar información. / Crédito: Sunny611 en Pixabay.
Información cuántica a partir de luz clásica
Posteriormente llegó la prueba relacionada en forma directa con el procesamiento de información. Manteniendo fija la configuración interna de la red óptica, los científicos introdujeron diferentes entradas codificadas en la polarización de la luz. El reservorio transformó cada una de ellas en patrones distribuidos entre distintos modos espaciales y diferentes números de fotones.
El aspecto más llamativo de la propuesta es su carácter híbrido. La fuente clásica aporta luz abundante y sencilla de producir, mientras que la medición cuántica proporciona acceso a los sistemas multifotónicos que contienen la información útil. De este modo, los investigadores buscan sortear parte de las dificultades que complican la construcción de tecnologías cuánticas convencionales o de uso masivo, especialmente la sensibilidad a la decoherencia, el ruido y las pérdidas energéticas.
Referencia
Multiphoton Quantum Reservoirs For Robust Multidimensional Computing. Mingyuan Hong et al. Advanced Science (2026). DOI:https://dx.doi.org/10.1002/advs.77225
Desafíos a futuro
El trabajo no permite aún la aparición de un ordenador cuántico comercial que pueda sustituir a los sistemas actuales. Su importancia está en demostrar una arquitectura experimental capaz de extraer y utilizar recursos cuánticos a partir de luz clásica, con una robustez poco habitual en este campo.
El siguiente desafío será ampliar el sistema y mejorar la velocidad y capacidad de los detectores de resolución de número de fotones, una de las cuestiones que sin dudas condicionará su escalabilidad y desarrollo a futuro.
Fuente: Levante – EMV
