En medio de las grandes expectativas sobre la tecnología cuántica, un nuevo artículo en Science informa sobre una ventaja cuántica demostrada. En un experimento, la luz entrelazada permite a los investigadores comprender el ruido de un sistema con muy pocas mediciones.
Investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) y socios internacionales han demostrado que la luz entrelazada puede reducir enormemente el número de mediciones necesarias para aprender el comportamiento de un sistema cuántico complejo y ruidoso.
«Esta es la primera ventaja cuántica demostrada para un sistema fotónico», afirma el autor correspondiente Ulrik Lund Andersen, profesor de Física en DTU.
Saber que tal ventaja es posible con una configuración óptica sencilla debería ayudar a otros a buscar áreas donde este enfoque sea rentable, como la detección y el aprendizaje automático.
El trabajo aparece en Science bajo el título «Ventaja del aprendizaje cuántico en una plataforma fotónica escalable» . Se lleva a cabo en colaboración con colegas de EE. UU., Canadá y Corea del Sur.
El entrelazamiento es clave
En el centro del estudio hay un problema que aparece en toda la ciencia y la ingeniería: cuando se quiere entender o caracterizar un sistema físico, como un dispositivo, se realizan mediciones repetidas y, en base a ellas, por ejemplo, se calcula la «huella digital de ruido» del dispositivo.
Sin embargo, en los dispositivos cuánticos, no es tan sencillo. Por un lado, el ruido cuántico forma parte de las mediciones. Además, el número de experimentos necesarios para sistemas complejos puede aumentar exponencialmente con el tamaño del sistema, por lo que rápidamente se vuelve impráctico o incluso imposible. Los investigadores se propusieron encontrar otra forma utilizando luz entrelazada.
El entrelazamiento es un concepto clave en la mecánica cuántica, donde dos partículas o haces de luz están tan fuertemente vinculados que medir uno revela instantáneamente información sobre el otro.
«Construimos un proceso que podíamos controlar y nos planteamos una pregunta sencilla: ¿Reduce el entrelazamiento el número de mediciones necesarias para aprender un sistema de este tipo? Y la respuesta es sí, considerablemente. Aprendimos el comportamiento de nuestro sistema en 15 minutos, mientras que un enfoque clásico comparable tardaría unos 20 millones de años», afirma Ulrik Lund Andersen.
Algo que ningún sistema clásico puede hacer
Después de sentar las bases teóricas en el artículo de 2024 ‘Entanglement-Enabled Advantage for Learning a Bosonic Random Displacement Channel’ , los investigadores sabían que la luz entrelazada probablemente resolvería el problema.
El experimento se instaló en el sótano del Departamento de Física de la DTU y funciona en longitudes de onda de telecomunicaciones con componentes ópticos conocidos. Funciona incluso con pérdidas normales en la configuración. Esto es importante, según los investigadores, porque demuestra que la ganancia proviene de cómo se mide, no de un dispositivo de medición perfecto.
Más detalladamente, el sistema consistía en un canal óptico donde múltiples pulsos de luz compartían el mismo patrón de ruido. Se prepararon dos haces de luz, o más precisamente, se comprimieron, para que se entrelazaran. Un haz se utiliza para sondear el sistema; el otro sirve de referencia. Una medición conjunta los compara en una sola toma, lo que elimina gran parte de la confusión de la medición y extrae más información por ensayo que si se observa la sonda sola.
Jonas Schou Neergaard Nielsen, profesor asociado de Física de la DTU y coautor del artículo, subraya que los investigadores aún no se han centrado en un sistema concreto del mundo real:
Aunque mucha gente habla de la tecnología cuántica y de cómo supera a las computadoras clásicas, lo cierto es que hoy en día no lo hacen. Por lo tanto, lo que nos satisface principalmente es que finalmente hemos encontrado un sistema mecánico cuántico que hace algo que ningún sistema clásico jamás podrá hacer.
Ventaja cuántica
Detrás del papel
El artículo
«Ventaja del aprendizaje cuántico en una plataforma fotónica escalable» se publicó en Science el 25 de septiembre de 2025.El proyecto de investigación fue liderado por el centro bigQ de la DTU, dirigido por Ulrik Lund Andersen, con Jonas Schou Neergaard‑Nielsen como codirector.Los autores principales del artículo son el investigador postdoctoral Zhenghao Liu y el estudiante de doctorado Romain Brunel, quienes también pertenecen al centro bigQ de la DTU y al Departamento de Física de la DTU.Además de la DTU, los colaboradores del artículo son investigadores de la Universidad de Chicago, el Instituto Perimeter, la Universidad de Waterloo, Caltech, el MIT y el KAIST.
DTU News. T. V. J. Traducido al español
