En 1963, un escolar tanzano llamado Erasto Mpemba notó que el helado caliente se congela más rápido que el frío. Esa paradoja, que lleva su nombre, fue durante mucho tiempo motivo de debate en la termodinámica clásica. Ahora el mundo cuántico ofrece su propia versión: un estado con una ruptura de simetría más fuerte puede restaurarla más rápido que uno menos roto. Eso es el efecto Mpemba cuántico: una carrera de simetrías en la que quien más se desvía llega primero a la meta.

En un procesador superconductor de 16 cúbits con topología de anillo, los investigadores organizaron esta carrera en condiciones controladas. 14 cúbits formaban una cadena donde los acoplamientos de corto alcance se establecían mediante elementos capacitivos y los de largo alcance a través de un resonador central reconfigurable. La relación entre el acoplamiento cercano y el lejano, r, variaba de 10 a 1, lo que permitía alternar entre modos de fuerte localización y termalización. Los estados iniciales, productos de Néel inclinados y ferromagnéticos con ángulos de inclinación π/4 y π/2, rompían la simetría de maneras distintas. Para medir la asimetría de entrelazamiento (una medida de la desviación del estado respecto al simétrico), se realizó tomografía cuántica de una subcadena de tres cúbits: 27 bases de medición, reconstrucción de la matriz de densidad por mínimos cuadrados con restricciones físicas, proyección en sectores de carga y cálculo de la diferencia de entropías de von Neumann.

Los resultados mostraron que el efecto no es constante, sino que depende de las condiciones. En el régimen de acoplamientos fuertes de corto alcance (r≈10), las curvas de asimetría de entrelazamiento para los estados con ángulos π/4 y π/2 se cruzan: el estado con mayor ruptura de simetría la restaura más rápido, un signo claro del efecto. En el régimen intermedio (r≈1), el cruce desaparece: la asimetría decae monótonamente y la entropía de entrelazamiento alcanza el valor de Page, lo que indica la supresión del efecto durante la termalización. Sin embargo, el efecto pudo recuperarse de dos maneras: introduciendo un potencial lineal en los nodos (W=6 MHz), que suprime la ergodicidad con más fuerza para el ángulo de inclinación menor, y partiendo de estados ferromagnéticos inclinados, donde la dinámica se reduce al modelo de Lipkin-Meshkov-Glick. En el segundo caso, el cruce persiste incluso con un fuerte desorden en los nodos (distribución uniforme en el rango ±14g), a diferencia de experimentos previos con trampas de iones.

Este trabajo no es solo una demostración de algo exótico. Muestra que el efecto Mpemba cuántico es una propiedad controlable de la dinámica de no equilibrio. A diferencia de estudios vecinos, donde el efecto se observaba en una sola configuración, aquí se demuestra una modulación multidimensional: cambio del alcance de los acoplamientos, de los potenciales locales y de los estados iniciales. Esto proporciona perillas universales para controlar la relajación y vincula la restauración de la simetría con la termalización y la ergodicidad. El beneficio práctico podría manifestarse en la aceleración del reinicio de cúbits y en la preparación de estados cuánticos, operaciones críticas para las computadoras cuánticas.

Las perspectivas son amplias. Las direcciones posibles incluyen estudiar el efecto en el régimen de pre-termalización, con otras simetrías (Z₂, SU(2)) y con Hamiltonianos que rompen la simetría. Sería interesante explorar la conexión con el reinicio acelerado de cúbits y la preparación de estados. La carrera de simetrías apenas comienza, y ahora tenemos una pista donde se pueden cambiar las reglas.