Un pulso láser de nanosegundo y medio incide en un cristal no lineal, y nace un flujo de luz comprimida. Así comienza el experimento con el procesador cuántico «Jiuzhang 4.0» en China. En 25,6 microsegundos, ese laberinto de espejos y fibra óptica produce una muestra que a la supercomputadora clásica más potente, El Capitan, le llevaría más de $10^{42}$ años. La edad del universo es de apenas 1,4×$10^{10}$ años.

El muestreo bosónico gaussiano es un experimento cuántico con fotones entrelazados que convierte un procesador fotónico en un generador de números aleatorios con una estadística inimaginablemente compleja. Cada fotón, al atravesar el laberinto de 8176 modos, elige uno entre innumerables caminos, y su elección depende de todas las demás. Una computadora clásica tiene que recorrer esos caminos uno por uno, y su número crece exponencialmente. «Jiuzhang 4.0» utiliza codificación híbrida espacio-temporal: los fotones se distribuyen tanto en la posición espacial como en el tiempo de llegada, lo que proporciona un crecimiento cúbico de la conectividad: 16×16×16 = 4096 combinaciones posibles con un crecimiento lineal de los recursos físicos.

Antes, el principal problema de la computación cuántica fotónica eran las pérdidas: los fotones se perdían en los elementos ópticos, y eso daba a los algoritmos clásicos una escapatoria: se podía simular no el sistema ideal, sino uno «agujereado», lo cual es mucho más fácil. En el nuevo trabajo, las pérdidas se han reducido al 49% en todo el circuito: las fuentes de luz comprimida tienen una eficiencia del 92%, los detectores del 93%, y la fase está estabilizada con una precisión de λ/200. Esto ha permitido, por primera vez, escalar el muestreo bosónico gaussiano hasta 1024 estados comprimidos de entrada y 8176 modos de salida, registrando hasta 3050 coincidencias fotónicas, más de un orden de magnitud por encima de los récords anteriores.

La comparación con los mejores simuladores clásicos mostró que ninguno de ellos puede reproducir la estadística del dispositivo. Incluso el reciente algoritmo matricial MPS (estado de producto matricial, una forma de describir de manera compacta un sistema cuántico) requiere una dimensión de enlace χ superior a 8×$10^{21}$, lo que hace imposibles los cálculos. La estimación del tiempo de simulación en El Capitan supera los $10^{42}$ años, mientras que el procesador cuántico produce la muestra en 25,6 microsegundos. La aceleración es de más de $10^{54}$ veces. Esto ya no es una carrera, sino un abismo.

Hasta ahora no estaba claro si se podía escalar el muestreo bosónico gaussiano a miles de modos sin que las pérdidas de fotones anularan la ventaja cuántica. «Jiuzhang 4.0» respondió: sí, se puede. Al crear un esquema híbrido espacio-temporal con conectividad cúbica y fuentes de alta eficiencia, los físicos demostraron que, con una eficiencia total del 51% y 1024 estados comprimidos, los algoritmos clásicos, incluido MPS, no pueden reproducir la estadística del experimento ni siquiera teóricamente. Esta plataforma ahora puede servir como banco de pruebas para generar estados de clúster, redes entrelazadas necesarias para la computación cuántica tolerante a fallos basada en mediciones.

El siguiente paso es utilizar la misma arquitectura para crear estados de clúster tridimensionales masivos. La codificación híbrida espacio-temporal ya permite controlar miles de modos fuertemente entrelazados, y una mejora adicional de las fuentes y los detectores podría elevar aún más la eficiencia y el número de fotones. Quizás aparezcan nuevos algoritmos clásicos dirigidos específicamente a esta arquitectura; la carrera continuará, pero ahora el lado cuántico tiene un sólido margen de seguridad. El laberinto en el que los fotones encuentran su camino en microsegundos, mientras que a una computadora clásica no le alcanzaría el tiempo del universo, sigue siendo, por ahora, infranqueable.