Un experimento cuántico encuentra rutas regulares dentro del caos

El caos no siempre significa que todo sea igualmente impredecible. En muchos sistemas complejos pueden coexistir regiones de comportamiento errático y otras donde el movimiento conserva un patrón. Un equipo de investigadores observó esa convivencia en un procesador cuántico superconductivo de 24 qubits: encontró trayectorias que mantienen oscilaciones coherentes durante más tiempo dentro de una dinámica que, en otras condiciones, se dispersa rápidamente.

Un qubit es una unidad de información cuántica. Cuando muchos qubits interactúan, el número de formas posibles de evolucionar crece de manera enorme y las correlaciones entre ellos pueden volver muy difícil seguir la dinámica. El grupo construyó un sistema con interacciones ajustables y lo preparó en distintos estados iniciales. Después lo dejó evolucionar durante intervalos breves y midió una señal que indica cuánto se conserva el patrón inicial. Las zonas con oscilaciones que reaparecen señalaron trayectorias más regulares; en las zonas caóticas, esa señal se apagó con rapidez.

Para buscarlas de forma más sistemática, el experimento alternó dos pasos. Primero dejó que el dispositivo evolucionara según sus interacciones cuánticas. Luego un procedimiento clásico ajustó los parámetros de una descripción simplificada del estado para volver a una región de baja complejidad. Repetido muchas veces, ese ciclo de evolución y ajuste funcionó como una manera de resaltar las trayectorias coherentes de larga duración. Así, los investigadores obtuvieron un mapa experimental análogo a los que se usan para distinguir islas ordenadas y mares caóticos en la física clásica.

El resultado no implica que el procesador haya eliminado el caos ni que ya exista una computadora cuántica más potente para tareas generales. Su valor es más fundamental: ofrece una forma de poner a prueba en hardware real cómo aparecen patrones ordenados en sistemas cuánticos de muchas partes. Esa pregunta conecta con fenómenos muy distintos, desde órbitas y ondas hasta materiales donde muchas unidades interactúan al mismo tiempo.

El mapa también tiene límites importantes. Se basa en una representación reducida de la dinámica completa, por lo que puede pasar por alto detalles más finos. Además, la pérdida de coherencia del dispositivo restringe cuánto tiempo pueden observarse las oscilaciones y produjo discrepancias cerca de los bordes del mapa entre la medición y el modelo. El trabajo muestra una herramienta para explorar la frontera entre orden y caos, no una demostración de que pueda escalar sin obstáculos a sistemas cuánticos mayores.