Del 24 al 28 de febrero, el ICMAT reunió a cerca de 40 investigadores e investigadoras en las primeras etapas de su carrera en el IX International Workshop on Information Geometry, Quantum Mechanics and Applications. Estudian los aspectos matemáticos relacionados con los sistemas cuánticos y, en particular, con los ordenadores cuánticos. Esta nueva tecnología, que podría resolver problemas en menor tiempo, aún presenta numerosos retos para convertirse en una realidad.
Laura Moreno Iraola (ICMAT)
La mecánica cuántica fue desarrollada a principios del siglo pasado para describir la física de sistemas a muy pequeña escala, como los átomos. La nueva teoría supuso una revolución, ya que los sistemas cuánticos presentaban fenómenos fundamentalmente diferentes a los que predicen las teorías físicas previas. En los últimos años, la aplicación de estos fenómenos al procesado de la información, mediante los ordenadores cuánticos, promete provocar una nueva revolución. “Todavía son objetos fundamentalmente teóricos, pero de gran interés. Entre otros motivos, porque se sabe que un ordenador cuántico puede resolver problemas en tiempos mucho menores que los que necesitaría un ordenador clásico”, explica Arnau Mas, investigador predoctoral en el ICMAT y en la Universidad Carlos III de Madrid.
Sin embargo, “los elementos que se necesitarían para implementar un ordenador cuántico, los qubits (quantum bits), son especialmente sensibles a las perturbaciones y al ruido, lo que supone unas de las principales dificultades de la construcción de chips cuánticos”, continúa. Mas ha sido uno de los organizadores del IX International Workshop on Information Geometry, Quantum Mechanics and Applications 2025, celebrado en el ICMAT del 24 al 28 de febrero.
Esta actividad ha reunido a alrededor de 40 investigadores e investigadoras en las primeras etapas de su carrera ─predoctorales y postdoctorales en su mayoría─ que estudian los aspectos matemáticos relacionados con los sistemas cuánticos. Más en concreto, se centran en dos líneas de investigación: por un lado, la dinámica de sistemas cuánticos abiertos, es decir, la interacción entre los sistemas puramente cuánticos y los sistemas clásicos, necesaria para controlar un ordenador cuántico sin perturbar los efectos cuánticos en su interior. Por otro lado, la teoría de la información, que busca entender en qué sentido la lógica de los sistemas cuánticos es fundamentalmente diferente a la de los ordenadores clásicos.
Desde hace nueve años, este workshop se ha organizado de manera anual entre Madrid y las ciudades italianas de Nápoles y Bari. “Este año hemos querido enfocarnos en la aplicación de la teoría de categorías, una rama de las matemáticas que estudia la estructura de las teorías matemáticas, a esta clase de problemas cuánticos”, comenta Mas. Para ello, han contado con 16 charlas y dos minicursos impartidos por especialistas internacionales.
El primero de los cursos ha sido a cargo de Tobias Fritz (Universidad de Innsbruck, Austria), quien se ha centrado en el uso de la teoría de categorías para proporcionar un lenguaje unificado para la probabilidad clásica y cuántica, que a la vez permite entender dónde están las diferencias fundamentales entre ambas. El segundo curso ha estado impartido por Urs Schreiber (New York University in Abu Dhabi), acerca de la formulación de una teoría sobre los datos cuánticos ─cuya versión clásica ya existe─, que, entre otras cosas, permitiría verificar que los programas escritos para un ordenador cuántico funcionan como se esperaría, sin errores en el código. “Un circuito cuántico, a diferencia de uno clásico, no se puede detener a media ejecución para entender qué es lo que ha fallado”, explica Mas.