La integración de los "neglectons", elementos matemáticos previamente considerados irrelevantes, en la computación cuántica está redefiniendo el panorama de esta tecnología transformadora. Investigadores de la Universidad del Sur de California (USC) han liderado esta innovación, demostrando cómo estos componentes pasados por alto pueden abordar la fragilidad inherente de los qubits, las unidades fundamentales de la información cuántica. Este avance, arraigado en la teoría cuántica de campos topológica no semisimple, ofrece un camino prometedor hacia ordenadores cuánticos estables y universalmente capaces.
La computación cuántica, con su potencial para resolver problemas complejos, se basa en qubits que pueden existir en múltiples estados simultáneamente gracias a la superposición cuántica. Sin embargo, la extrema sensibilidad de los qubits a las interferencias ambientales los hace excepcionalmente frágiles, siendo este el principal impedimento para el desarrollo de máquinas cuánticas fiables. Un enfoque para sortear esta fragilidad es la computación cuántica topológica, que codifica la información en las propiedades geométricas de partículas exóticas llamadas anyones. Entre ellas, los anyones de Ising son un foco de investigación, pero sus operaciones de trenzado se limitan a un conjunto específico de operaciones conocidas como puertas de Clifford, impidiéndoles lograr la computación cuántica universal.
Aaron Lauda, profesor de la USC, comparó esta limitación con un "teclado con solo la mitad de las teclas". El descubrimiento fundamental del equipo de Lauda implica la rehabilitación de elementos matemáticos con una "dimensión cuántica" de cero, tradicionalmente descartados por carecer de significado físico. Al reinterpretar estos elementos dentro del marco de la teoría cuántica de campos topológica no semisimple, han identificado los "neglectons". La adición de un solo neglecton a un sistema de anyones de Ising expande drásticamente sus capacidades, transformando el conjunto incompleto de operaciones en un conjunto de herramientas computacionales universales.
Crucialmente, el neglecton permanece estacionario mientras los anyones de Ising se trenzan a su alrededor, preservando la estabilidad inherente del sistema y su resistencia al ruido. Este avance no se traduce inmediatamente en ordenadores cuánticos en todos los escritorios, ya que la manipulación práctica de los anyones sigue siendo un obstáculo tecnológico significativo. No obstante, presenta una perspectiva revolucionaria: en lugar de buscar partículas completamente nuevas o materiales exóticos, los ingenieros pueden aprovechar los sistemas existentes aplicando esta novedosa comprensión matemática.
El trabajo de Lauda y sus colegas, publicado en Nature Communications, subraya cómo la exploración matemática abstracta puede generar profundas aplicaciones prácticas. La investigación fue coescrita por Filippo Iulianelli, Sung Kim y Joshua Sussan de la USC, junto con Joshua Sussan del Medgar Evers College. Este avance transforma "desperdicios" matemáticos en tesoros computacionales, desbloqueando potencialmente la promesa total de la computación cuántica.