Nueva evidencia muestra que el calor destruye el arrastre cuántico

Pero no todas las preguntas sobre sistemas cuánticos son fáciles de responder utilizando algoritmos cuánticos. Algunos son relativamente simples para los algoritmos clásicos, que se ejecutan en computadoras convencionales, mientras que otros son difíciles para las computadoras clásicas y cuánticas.

Para comprender dónde pueden brindar una oportunidad los algoritmos cuánticos y las computadoras que pueden ejecutarlos, los investigadores suelen analizar modelos matemáticos llamados sistemas de espín, que capturan el comportamiento fundamental de los átomos que interactúan. Ahora quizás se pregunten: ¿Qué hará el “sistema de giro” si lo dejas solo a una temperatura determinada? El estado en el que vive, llamado estado de equilibrio térmico, determina la mayoría de sus otras propiedades, por lo que los investigadores llevan mucho tiempo queriendo desarrollar algoritmos para encontrar estados de equilibrio.

Que esos algoritmos realmente se beneficien de ser de naturaleza cuántica depende de la temperatura del sistema de espín en cuestión. A temperaturas muy altas, los viejos algoritmos conocidos pueden hacer el trabajo fácilmente. El problema se vuelve más difícil a medida que la temperatura disminuye y los fenómenos cuánticos se vuelven más fuertes; Algunas aplicaciones son demasiado difíciles de resolver para las computadoras cuánticas en un período de tiempo razonable. Pero los detalles de todo esto siguen siendo confusos.

“¿A dónde vas a un lugar donde necesitas un cuanto y cuándo vas a un lugar donde un cuanto ni siquiera te ayuda?” dicho Ewin TangInvestigador de la Universidad de California, Berkeley, y uno de los autores de los nuevos resultados. “No se sabe mucho”.

En febrero, Tang y Moitra comenzaron a pensar en el problema del equilibrio térmico junto con otros dos científicos informáticos del MIT: un investigador postdoctoral llamado. Ainesh Bakshi y un graduado de Moitra Allen Liu. En 2023, todos cooperaron un poderoso algoritmo cuántico para un trabajo diferente que involucraba sistemas de giro, y querían un nuevo desafío.

“Cuando trabajamos juntos, las cosas van bien”, afirmó Bakshi. “Ha sido divertido”.

Antes de esa operación de 2023, los tres investigadores del MIT nunca habían trabajado en algoritmos cuánticos. Su formación era en teoría del aprendizaje, una rama de la informática que se centra en algoritmos para el análisis estadístico. Pero, al igual que la gente ambiciosa en todas partes, vieron su ingenuidad como un beneficio, una manera de ver un problema con nuevos ojos. “Uno de nuestros puntos fuertes es que no conocemos a mucha gente”, dijo Moitra. “El único número que conocemos es el número que nos enseñó Ewin”.

El equipo decidió centrarse en temperaturas relativamente altas, donde los investigadores sospechaban que existirían algoritmos cuánticos rápidos, aunque nadie ha podido demostrarlo. Después de un tiempo, encontraron una manera de convertir el antiguo método de aprendizaje en un algoritmo nuevo y más rápido. Pero mientras escribían su artículo, salió otro grupo. mismo resultado: prueba de que un un algoritmo prometedor desarrollado hace un año funcionaría mejor a temperaturas más altas. Estaban molestos.

Muerte Súbita Renacida

Desesperados porque ellos serían los siguientes, Tang y sus colegas comenzaron a mantener correspondencia con ellos. Álvaro AlhambraFísico del Instituto de Física Teórica de Madrid y uno de los autores del artículo competidor. Querían mostrar la diferencia entre los resultados que obtuvieron ellos mismos. Pero cuando Alhambra leyó la introducción a la evidencia de estos cuatro investigadores, se sorprendió al descubrir que habían demostrado algo extraño en un paso más: en cualquier sistema giratorio de temperatura en equilibrio, la trampa desaparece completamente por encima de una determinada temperatura. Alhambra dijo: “Les dije: ‘Oh, esto es muy importante’.