En julio de 2022, un equipo del Flatiron Institute y la empresa Quantinuum usó pulsos láser ordenados con la sucesión de Fibonacci para mantener coherentes diez cúbits de iones de iterbio durante 5,5 segundos, casi cuatro veces más que con pulsos periódicos convencionales.

El hallazgo, publicado el 20 de julio de ese año en Nature, volvió a circular en redes estos días como si fuera reciente. No lo es: es un resultado de 2022 y conviene leerlo con esa fecha en mente.

Un cúbit pierde su información cuántica en cuanto interactúa con el entorno: vibraciones, campos magnéticos, ruido eléctrico o el simple hecho de medirlo. Esa fragilidad, llamada decoherencia, es el principal obstáculo para construir computadoras cuánticas útiles.

La propuesta teórica, planteada en 2018 por Philipp Dumitrescu, Romain Vasseur y Andrew Potter, consistía en crear un cuasicristal en el tiempo. En lugar de alternar dos pulsos de forma regular (A, B, A, B...), los investigadores usaron una secuencia cuasiperiódica basada en Fibonacci: A, AB, ABA, ABAAB, ABAABABA...

Cada término se forma sumando los dos anteriores. El patrón está ordenado pero nunca se repite, igual que un cuasicristal. Visto como una proyección bidimensional de una red de cinco dimensiones, el sistema gana dos simetrías temporales efectivas aunque el tiempo siga siendo uno solo.

El experimento se realizó en el procesador de iones atrapados System Model H1 de Quantinuum, con diez cúbits de iterbio-171. Los físicos aplicaron las dos secuencias, periódica y de Fibonacci, y observaron con atención los cúbits de los extremos de la cadena.

Con los pulsos periódicos, esos cúbits de borde se mantuvieron cuánticos alrededor de 1,5 segundos. Con el patrón de Fibonacci, resistieron toda la duración del experimento, unos 5,5 segundos: un factor de 3,7.

La razón es una fase topológica dinámica emergente. Las simetrías adicionales protegen a los cúbits de los extremos de errores de control, diafonía y campos parásitos, mientras que los cúbits equivalentes de un sistema impulsado periódicamente se degradan rápido.

“Con esta secuencia cuasiperiódica hay una evolución complicada que cancela todos los errores que viven en el borde”, explicó Dumitrescu. “Por eso el borde permanece coherente mucho, mucho más tiempo de lo que uno esperaría”.

El trabajo tiene límites claros. La protección se demostró en los cúbits de los extremos, no en toda la cadena, y todavía no estaba integrada en cálculos útiles. “Tenemos esta aplicación tentadora, pero necesitamos encontrar cómo conectarla a los cálculos”, admitió el físico. “Ese es un problema abierto en el que trabajamos”.

El artículo acumula decenas de citas y sigue siendo una referencia en el estudio de fases topológicas fuera del equilibrio. Pero es ciencia de 2022, no un avance de esta semana: presentarlo como nuevo distorsiona el estado real de la investigación.

La idea de fondo sigue vigente: usar estructuras matemáticas complejas, como las secuencias cuasiperiódicas, para que la información cuántica resista errores sin necesidad de corregirlos uno por uno. Es una de las rutas hacia computadoras cuánticas menos frágiles.

Fuentes
Nature — Dynamical topological phase realized in a trapped-ion quantum simulator (20 de julio de 2022)
Simons Foundation — Strange New Phase of Matter Created in Quantum Computer Acts Like It Has Two Time Dimensions
EurekAlert — Strange new phase of matter created in quantum computer acts like it has two time dimensions
Scientific American — New Phase of Matter Opens Portal to Extra Time Dimension

Crédito de la imagen: Quantinuum / Simons Foundation.