Cómo el ruido convierte el orden en caos en un chip cuántico ✛ ✎

Original: "Experimental Detection of Dissipative Quantum Chaos"
arXiv:2506.04325v1 · 2025-06-04 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 1 min
El ruido interno de un chip cuántico convirtió por primera vez el orden en caos directamente durante su funcionamiento.

Los niveles de energía de un sistema cuántico se pueden imaginar como personas que intentan mantener la distancia. En el modo ordenado se apiñan de forma predecible, pero basta con añadir caos — y se dispersan en círculo, formando una «rosquilla»: un anillo denso con un vacío en el centro. Justo esa imagen vieron por primera vez los físicos al ejecutar en un chip cuántico dos programas: uno ordenado y otro caótico. Mediante espectroscopía (escuchar las «notas» de los átomos) midieron las distancias entre los niveles. En el caso caótico, estos mantenían efectivamente una distancia respetuosa, creando la figura de la rosquilla. Pero el principal descubrimiento ocurrió cuando se alargó el programa ordenado: el ruido interno del chip — una fuga de energía que provoca un aumento de la entropía — convirtió por sí mismo el orden en caos. Resultó que incluso las pequeñas imperfecciones, consideradas un estorbo para los cálculos, convierten cualquier procesador cuántico en un laboratorio listo para estudiar el caos. Como ya señaló Richard Feynman y desarrolló David Deutsch, los ordenadores cuánticos son capaces de modelar estos efectos sutiles, no descritos por el simple modelo estándar de sistemas aislados.

Pequeñas pérdidas de energía, como en una taza de café o en el mercado de divisas, pueden generar caos — justo lo que mostró el chip cuántico.

En la serie «Devs» un ordenador cuántico predice el futuro mediante el caos determinista; los chips reales son aún más caprichosos — el ruido lo emborrona todo.

\langle r \rangle = \left\langle \frac{|\lambda_2 - \lambda_1|}{|\lambda_3 - \lambda_1|} \right\rangle
Relación media de distancias entre autovalores vecinos del mapa cuántico: para sistemas integrables tiende al valor de fermiones libres; para caóticos, al de la matriz aleatoria de clase AI.
\langle -\cos \theta \rangle = \left\langle -\frac{\mathrm{Re}(\lambda_2 - \lambda_1)}{|\lambda_2 - \lambda_1|} \right\rangle
Coseno medio del ángulo entre autovalores vecinos: sensible a la repulsión de niveles en el plano complejo.
Científicos
Christian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel MayorR. A. RossiterMax Planck
Conceptos
caos cuántico sistema cuántico abierto subespacio libre de decoherencia teoría del caos dinámica de sistemas complejos propagación de información propagación de errores disipación de calor centro de datos decoherencia de qubits decodificador espectroscopía coherente escalado comunicación segura fluctuación qubit lógico supresión de errores autoorganización estocástica principio de superposición cascada de energía