El éxito del experimento cuántico de Oxford constituye un hito destacado que demuestra la eficiencia de los dispositivos híbridos en la decodificación de fenómenos físicos y la modelización de las interacciones precisas de la materia y el universo.
El logro de Oxford y el histórico efecto Aharonov-Bohm
Ingeniería del sistema híbrido y bucles de iones atrapados
Entrelazamiento cuántico y cancelación de trayectorias de efecto túnel cuántico
Coordinación de investigación internacional y perspectivas de la computación híbrida
Preguntas frecuentes
El logro de Oxford y el histórico efecto Aharonov-Bohm
Un equipo de investigación especializado en física de la Universidad de Oxford, en el Reino Unido, logró un hito científico notable al utilizar un ordenador cuántico híbrido que combina cúbits de iones atrapados y osciladores cuánticos para observar y plasmar el famoso «efecto Aharonov-Bohm» dentro de un entorno de simulación de la teoría de norma reticular. El experimento demostró el éxito de un flujo magnético al impedir que una partícula cruzara a través del fenómeno de «efecto túnel cuántico» alrededor de un bucle cerrado, a pesar de que la partícula en sí no pasó directamente a través del propio flujo magnético.
Los resultados de esta destacada investigación científica se publicaron en la prestigiosa revista Nature Physics a finales de septiembre de 2026. Los investigadores enfatizaron que este experimento proporciona una prueba empírica concluyente de la capacidad de las máquinas cuánticas híbridas para modelar las interacciones entrelazadas entre partículas de materia, campos de norma y fuerzas fundamentales, que son cálculos matemáticos complejos que se vuelven casi imposibles para las supercomputadoras tradicionales a medida que aumenta el tamaño y la complejidad de los sistemas físicos estudiados.
Ingeniería del sistema híbrido y bucles de iones atrapados
Las raíces teóricas de este experimento se remontan a 1959, cuando los físicos Yakir Aharonov y David Bohm predijeron que una partícula cargada que orbita alrededor de una región que contiene un campo magnético sin entrar en ella adquiere una fase cuántica medible con precisión, algo que posteriores experimentos de laboratorio en electrones demostraron. Sin embargo, el equipo de Oxford quiso volver a probar el fenómeno dentro de la teoría de norma reticular, donde la materia se ubica en los puntos de la red y los campos se establecen en los enlaces que los conectan.
El proyecto de investigación comenzó en 2022 bajo la dirección de los científicos Sebastian Saner y Oana Bazavan en la Universidad de Oxford, en estrecha colaboración con el investigador Alejandro Bermúdez del Instituto de Física Teórica de Madrid, la capital española. La arquitectura geométrica se basó en el almacenamiento de cúbits en los estados internos de iones atrapados para representar los campos de norma, mientras que las vibraciones y oscilaciones de los propios iones representaban las partículas de materia, conectándose dos osciladores a través de dos cúbits para formar el bucle cerrado que representa la unidad básica de la teoría.
Entrelazamiento cuántico y cancelación de trayectorias de efecto túnel cuántico
Para crear el flujo magnético requerido a través del bucle, los investigadores recurrieron a colocar los dos cúbits en un estado avanzado de entrelazamiento cuántico como una solución de ingeniería innovadora, debido a la incapacidad del hardware físico para aplicar un flujo constante como fondo externo. En ausencia de este flujo, la partícula de materia pasaba libremente a través del bucle mediante el efecto túnel cuántico; mientras que al activar el flujo y el entrelazamiento, las trayectorias de las partículas interfirieron destructivamente, lo que llevó a la cancelación completa del fenómeno del efecto túnel y a que el sistema permaneciera en su estado inicial sin movimiento.
El investigador Sebastian Saner explicó la importancia de este avance al señalar: «El paso emocionante para nosotros fue codificar el flujo magnético dentro de un campo de norma totalmente dinámico; en lugar de permitir que la materia evolucionara e interactuara en un fondo fijo e inerte, la materia y el campo de norma se convirtieron en una parte integral de la misma dinámica e interacciones cuánticas activas».
Coordinación de investigación internacional y perspectivas de la computación híbrida
El artículo de Oxford en Nature Physics coincidió con la publicación de un estudio simultáneo por parte de un equipo de la Universidad de Maryland dirigido por Norbert Linke, cuyo equipo utilizó un sistema híbrido similar para simular el «potencial de Yukawa» asociado con las fuerzas nucleares dentro del átomo, tras una coordinación científica independiente entre ambos equipos para mostrar el potencial del procesamiento híbrido en el estudio de los fenómenos naturales.
Otros equipos académicos compiten en esta prometedora vía; un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) dirigido por la investigadora Eleanor Crane desarrolló un modelo de software para codificar fermiones en cúbits y bosones en cavidades de microondas. La simulación indica que los dispositivos híbridos con una tasa de error de un error por cada mil operaciones pueden igualar a los dispositivos de cúbits puros que requieren una precisión de un error por cada millón de operaciones, lo que otorga al enfoque híbrido una enorme ventaja operativa a pesar del tamaño limitado de los procesadores cuánticos actuales frente a futuras aplicaciones complejas.
Preguntas frecuentes
Pregunta: ¿Qué es el efecto Aharonov-Bohm simulado en la Universidad de Oxford?
Respuesta: Es un fenómeno cuántico en el que una partícula cargada se ve afectada por un campo magnético que rodea su trayectoria sin que la partícula pase por el propio campo, lo que altera su fase de onda y su comportamiento dinámico.
Pregunta: ¿Cómo empleó los científicos el ordenador híbrido para representar los campos de materia y de fuerzas?
Respuesta: Los campos de norma se representaron mediante los estados de los cúbits internos de los iones atrapados, mientras que las partículas de materia se expresaron a través de las vibraciones de dichos iones.
Pregunta: ¿Cuál es la principal ventaja de la computación cuántica híbrida en comparación con los sistemas tradicionales?
Respuesta: Los ordenadores híbridos se distinguen por su capacidad para tolerar tasas más altas de errores operativos mientras logran una precisión de modelización que rivaliza con los sistemas de cúbits puros, que son más complejos y costosos.
