Un dúo hermano de investigadores ha descubierto que cuando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) produce quarks superiores, las partículas fundamentales más pesadas conocidas, crea regularmente una propiedad conocida como magia.
Este hallazgo, publicado en Revisión física Dtiene implicaciones para la progresión de la computación cuántica, siendo la magia una medida que describe cuán difícil es calcular un sistema cuántico para una computadora no cuántica.
«Cuanto mayor es la magia, más necesitamos ordenadores cuánticos para describir el comportamiento», explica el profesor Martin White, de la Facultad de Física, Química y Ciencias de la Tierra de la Universidad de Adelaida, que codirigió el estudio con su hermano gemelo, el profesor Chris. White, físico de la Universidad Queen Mary de Londres.
«El estudio de las propiedades mágicas de los sistemas cuánticos genera conocimientos importantes sobre el desarrollo y los usos potenciales de las computadoras cuánticas».
El LHC es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo y consta de un anillo de 27 kilómetros de imanes superconductores con una serie de estructuras aceleradoras a través de las cuales dos haces de partículas de alta energía viajan a una velocidad cercana a la de la luz antes de colisionar. .
La cantidad de magia exhibida por los quarks top depende de qué tan rápido se mueven y de su dirección de viaje, todo lo cual puede ser medido por los detectores ATLAS y CMS que observan los resultados de las colisiones de protones del LHC.
«La investigación cuántica se ha centrado durante mucho tiempo en el entrelazamiento, que es donde las partículas se unen; sin embargo, nuestro trabajo sobre la magia explora cuán adecuadas son las partículas para construir potentes computadoras cuánticas», dice el profesor White.
«El experimento ATLAS ya ha observado evidencia de entrelazamiento cuántico. Hemos demostrado que el LHC también puede observar patrones más complejos de comportamiento cuántico en las energías más altas jamás intentadas para este tipo de experimentos».
Durante décadas, los científicos se han esforzado por construir computadoras cuánticas que aprovechen las leyes de la mecánica cuántica para lograr una potencia de procesamiento mucho mayor que las computadoras tradicionales.
Los beneficios potenciales de las computadoras cuánticas son enormes y afectan campos como el descubrimiento de fármacos y la ciencia de materiales. Aprovechar este poder requiere estados cuánticos robustos y controlables, y la magia juega un papel fundamental para lograr ese control.
«Nuestra investigación allana el camino para una comprensión más profunda de la conexión entre la teoría de la información cuántica y la física de altas energías», afirma el profesor White.
«Este descubrimiento no se trata sólo de las partículas más pesadas del universo, sino de desbloquear el potencial de un nuevo paradigma informático revolucionario».
