El sueño tecnológico de 70 años que Google está a punto de hacer realidad: qué es la eternidad cuántica

Los medicamentos tardan años en desarrollarse, pero podrían estar listos en meses. Las redes eléctricas que hoy desperdician energía podrían volverse eficientes. Los relojes más precisos del mundo podrían no perder ni un segundo en miles de millones de años.

Todo eso podría volverse realidad gracias a unos dispositivos llamados computadoras cuánticas: máquinas que, a diferencia de un celular o un computador convencional, procesan información usando las partículas más pequeñas que existen.

El problema es que hoy esas máquinas cometen errores constantemente porque el calor las desestabiliza. La solución a ese problema podría ser la eternidad cuántica, la posibilidad de que ciertas partículas queden congeladas en un estado que no cambia jamás.

Durante 70 años, esa idea fue más un sueño que una posibilidad real. Pero dos experimentos independientes —uno en Corea del Sur y otro del equipo de computación de Google— lograron mantener ese estado congelado más tiempo y a mayor escala que cualquier intento anterior.

No es la meta final, pero es la señal más clara hasta hoy de que la eternidad cuántica no es imposible.

Lo más reciente: experimentos que superaron a las computadoras

Hasta hace un momento, todo lo que los físicos sabían sobre este fenómeno venía de simulaciones en computadora. El problema es que esas simulaciones colapsan cuando el sistema supera unas pocas docenas de partículas: se vuelven demasiado complejas para cualquier máquina existente.

Por eso, el experimento del físico Junhyeok Hur y su equipo en el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea del Sur fue un hito: trabajaron con una cuadrícula real de átomos ultrafríos de 24 por 24 unidades, un sistema más grande que todo lo que una simulación puede manejar.

El descubrimiento clave fue que el tipo de desorden dentro del material importa. Cuando ese desorden seguía un patrón cuasi-aleatorio —sin zonas demasiado ordenadas que pudieran “contagiar” caos al resto—, el estado congelado se mantuvo estable incluso al agrandar el sistema. Cuando el desorden era completamente aleatorio, en cambio, la estabilidad se rompía a medida que el sistema crecía.

Poco después, el equipo de computación cuántica de Google publicó sus propios resultados con sistemas de hasta 70 qubits superconductores —los componentes básicos de sus computadoras cuánticas—.

No llegaron a un estado completamente congelado, pero encontraron algo intermedio que los investigadores llamaron “vidrio cuántico”: un material que resiste el desorden mucho más de lo esperado.

El sueño que comenzó en 1958

Para entender por qué estos experimentos son tan importantes, hay que retroceder casi 70 años. En 1958, el físico Philip Anderson propuso algo que sonaba casi a ciencia ficción: que era posible atrapar un electrón para siempre dentro de un material desordenado.

La idea era así de sencilla: imagina que lanzas una pelota dentro de un cuarto lleno de obstáculos colocados de cierta manera.

En lugar de encontrar una salida, la pelota rebota una y otra vez y los rebotes se cancelan entre sí tan perfectamente que la pelota queda atrapada en el mismo lugar para siempre. Anderson demostró matemáticamente que eso podía ocurrir con los electrones dentro de ciertos materiales.

Décadas después, experimentos de laboratorio confirmaron que Anderson tenía razón, aunque solo en condiciones muy artificiales, con partículas que no interactuaban entre sí. Esa versión más compleja del fenómeno recibió el nombre de localización de muchos cuerpos, o MBL por sus siglas en inglés.

Los obstáculos que casi enterraron la idea

Durante décadas, la MBL fue una promesa matemática sin respaldo experimental. En 2006, físicos de las universidades de Princeton y Columbia demostraron en papel que era posible transformar un conductor eléctrico en un aislante atrapando sus electrones con desorden controlado. Fue un avance, pero seguía siendo solo teoría.

El golpe más duro llegó en 2018. El físico Wojciech De Roeck, de la Universidad KU Leuven en Bélgica, y su colega François Huveneers, del King’s College de Londres, identificaron un mecanismo que podría destruir cualquier MBL: las avalanchas térmicas.

Esas zonas actúan como focos de calor que inyectan energía en las regiones congeladas y las desestabilizan. El efecto se expande como una avalancha hasta que no queda ningún estado cuántico intacto.

En 2024, investigadores de la Universidad de Toulouse, en Francia, sumaron otro obstáculo: las resonancias. Aunque un material con MBL mantiene sus propiedades cuánticas casi fijas, con el tiempo puede toparse con una configuración diferente que tiene exactamente la misma energía que su estado inicial. Cuando eso ocurre, ambas configuraciones se fusionan y el congelamiento se rompe.

Qué viene después y por qué cambia todo

Si la MBL se confirma de manera definitiva, las consecuencias van mucho más allá de los laboratorios. El primer beneficio sería para los cristales de tiempo, una forma de materia propuesta en 2012 por el físico Frank Wilczek: estructuras que se repiten en el tiempo, no en el espacio, de manera indefinida y sin consumir energía.

Hoy los cristales de tiempo construidos en laboratorio duran apenas unos segundos. Con una MBL estable, podrían durar indefinidamente y convertirse en la forma más precisa de medir el tiempo que haya existido.

También cambiarían los materiales que conducen electricidad sin pérdidas, hoy limitados a temperaturas extremadamente bajas. Una MBL estable podría hacer que esos materiales funcionen a temperatura ambiente, con aplicaciones directas en redes eléctricas, teléfonos y hospitales.

Y en las computadoras cuánticas, resolvería el problema que más las limita hoy: los errores provocados por el calor, que obligan a mantener sus componentes a temperaturas más frías que el espacio exterior.

El siguiente paso es encontrar una prueba experimental definitiva de que la MBL existe. El equipo de Fabien Alet, de la Universidad de Toulouse, planea buscar esa prueba este mismo año con átomos ultrafríos, rastreando si un patrón cuántico grabado en el material sobrevive con el paso del tiempo.