Antes de montar un enorme rompecabezas, hay que fabricar las piezas; de lo contrario, la imagen no se completa. En los ordenadores cuánticos basados en fusión, el papel de esas piezas lo desempeñan diminutos cúmulos de luz: los estados de recurso fotónico. Se hacen colisionar y se miden para ir tejiendo gradualmente el tejido computacional. Pero la fábrica de estos puzzles de luz funciona con interrupciones: el nacimiento de cada pieza es un evento probabilístico, y se obtienen más piezas defectuosas que válidas.
Un grupo de investigadores abordó el problema de otra manera: no como una línea de montaje, sino como la búsqueda del camino más corto. Antes, para construir el precursor de luz deseado, se probaban diferentes órdenes de emisión de fotones desde emisores cuánticos — átomos especiales capaces de emitir partículas individuales de luz. Esto es como intentar formar una palabra con cubos de letras sin saber en qué orden se vierten de la bolsa: hay muchas opciones, pero solo una es la ideal. El problema de encontrar el número mínimo de emisores y operaciones entre todos los órdenes posibles resultó ser tan difícil que se clasificó como NP-difícil — aquellos para los que no se puede encontrar una solución por simple fuerza bruta, ni siquiera con un ordenador potente.
Los autores notaron que los estados de recurso tienen una simetría oculta — como un copo de nieve, cuyos brazos se repiten entre sí. Resultó que esta simetría se puede aprovechar para simplificar drásticamente la optimización. En lugar de una búsqueda a ciegas, encontraron una manera de predecir el mejor orden de emisión basándose en la estructura interna del patrón de luz. Para el estado más sofisticado de 24 fotones, que lleva incorporada una protección lógica contra errores, el resultado es asombroso: solo 3 emisores y 11 operaciones CNOT — compuertas lógicas similares a los interruptores “si-entonces” de la electrónica convencional.
El copo de nieve ya no requiere una tormenta. Tres emisores, once movimientos precisos — y el puzzle de luz más complejo está listo para funcionar. La reducción del número de emisores y operaciones significa directamente que los futuros procesadores cuánticos basados en luz podrán construirse con instalaciones mucho más modestas y económicas. La fábrica de estados de recurso deja de ser el principal freno en el camino hacia un ordenador cuántico escalable.
Un emisor cuántico que emite fotones individuales bajo demanda puede compararse con un diminuto cañón que dispara balas de luz. Pero a diferencia de las balas, los fotones no solo vuelan: además están entrelazados entre sí, como si los disparos estuvieran sincronizados por un hilo invisible.