El misterio del gato que está revolucionando la computación cuántica

El Gato de Schrödinger, símbolo emblemático de la física cuántica, inspiró a un grupo de investigadores franceses de la empresa Alice & Bob a desarrollar un experimento para mejorar la estabilidad y resistencia de los ordenadores, abriendo nuevas oportunidades para el avance tecnológico en la física cuántica.

El grupo de científicos presentó durante el congreso del March Meeting 2025, una técnica que multiplica por 160 la estabilidad de los llamados “cat qubits” o ´ ´cúbits gato´ con el objetivo de minimizar el riesgo de que las computadoras sufran algún desperfecto.

Estas unidades de información utilizan configuraciones cuánticas particulares que mejoran la protección contra errores, logrando reducirlos de manera significativa sin requerir modificaciones en el hardware.

Estas unidades de información están inspiradas en la paradoja del gato de Schrödinger; en la cual se imagina al animal que puede estar al mismo tiempo vivo y muerto. En la computación cuántica, en lugar de usar solo los números 0 o 1 como en las computadoras normales, los cat qubits pueden estar en dos estados al mismo tiempo, explica Eugenio M. Fernández Aguilar, filósofo, escritor y divulgador científico.

Los cúbits gato usan dos posiciones opuestas de una vibración cuántica para guardar la información. Cuando estas están muy separadas, es menos probable que el cat qubit cometa un error al cambiar de 0 a 1 o viceversa, lo que es muy bueno para que las computadoras funcionen bien.

Al mismo tiempo, esa separación puede causar otro tipo de error relacionado con la fase de la vibración, lo cual provoca que mantener el equilibrio sea un poco más complicado.

El procesamiento de la información enfrenta importantes desafíos técnicos que limitan su desarrollo, siendo la sensibilidad al entorno, el principal obstáculo. Esto se debe a que los cat qubits están constantemente expuestos a fuentes de ruido que generan fallos, como los bit-flips y phase-flips, los cuales alteran y comprometen el estado de las computadoras.

Como explica Alejandro Díaz-Caro, investigador del Instituto de Ciencias de la Computación de la Universidad de Buenos Aires, “desde el punto de vista del hardware, el mayor reto ahora mismo es tener un control preciso de las operaciones se lleven a cabo”.

El problema radica en que para corregir esos errores se requieren muchos cúbits físicos, lo cual genera un alto costo y limita la escalabilidad de los sistemas cuánticos.

La infraestructura necesaria para operar computadoras cuánticas también representa un gran desafío, ya que estos dispositivos requieren condiciones extremas como temperaturas cercanas al cero absoluto y un aislamiento total frente a interferencias para mantener la coherencia cuántica.; lo cual limita su desarrollo y uso a empresas con recursos avanzados.

Según la Universidad de Buenos Aires, “la fragilidad del entrelazamiento cuántico y la necesidad de infraestructura avanzada son desafíos que aún requieren soluciones innovadoras”.

Además del hardware, el desarrollo de software y algoritmos cuánticos es fundamental; por lo que se necesitan lenguajes y algoritmos que aprovechen la superposición y el entrelazamiento.

R. Rousseau, D. Ruiz y E. Albertinale, investigadores responsables del estudio presentaron una técnica innovadora llamada squeezing o compresión cuántica para mejorar la estabilidad de los cat qubits.

La estrategia consiste en no separar más los dos estados básicos del cúbit gato (que son como dos posiciones diferentes donde puede estar la información), sino en cambiar ligeramente su forma para que se mezclen menos entre sí, sin aumentar la energía que usan.

Según explican en su artículo, “al comprimir la configuración cuántica del cúbit gato se reduce su superposición en el espacio de fase, lo que produce una supresión exponencial de los fallos de bit-flip”.

Esto significa que al realizar esta deformación se reduce mucho la posibilidad de que el cúbit cometa un error llamado bit-flip, que es cuando la información cambia accidentalmente de 0 a 1 o viceversa.

Los resultados del experimento fueron sorprendentes: para un cat qubit con un promedio de 4,1 fotones, el tiempo sin errores de bit-flip se extendió hasta 22 segundos, comparado con solo 138 milisegundos en versiones anteriores.

Estos avances acercan la computación cuántica a ser más confiable y práctica para futuras aplicaciones tecnológicas. Al permitir un mayor equilibrio, esta técnica evita el riesgo de que ocurran desperfectos cuando se intenten separar las distancias de las configuraciones, manteniendo así la estabilidad necesaria para el desarrollo de sistemas cuánticos más eficientes y escalables.