En la década de 1990, el físico David Mermin lanzó una idea que, aunque parecía más propia de una novela de ciencia ficción que de un laboratorio, sentó las bases de una nueva forma de explorar el entrelazamiento cuántico: los “juegos cuánticos”. Eran experimentos mentales diseñados para mostrar cómo las partículas entrelazadas podían actuar de forma tan coordinada que parecería que se estuvieran comunicando telepáticamente. Pero en aquel entonces, esa idea era pura teoría, incluso especulación.
Hoy, más de treinta años después, un grupo de físicos ha conseguido lo impensable: recrear una versión funcional de esa “mente cuántica telepática” en un laboratorio. Lo hicieron usando una computadora cuántica real y un diseño de juego ideado para poner a prueba las conexiones invisibles entre partículas. El resultado no solo valida décadas de teoría, sino que demuestra que algunas formas de ventaja cuántica ya son alcanzables con los dispositivos actuales.
Una mente colectiva sin comunicación
Uno de los aspectos más asombrosos del experimento es que los participantes del juego —en este caso, los qubits de la computadora cuántica— deben coordinar sus respuestas sin comunicarse entre sí. Es como si supieran lo que los demás van a contestar, aunque estén completamente aislados. Esta propiedad, llamada “pseudotelepatía cuántica”, no se basa en la transmisión de información, sino en el uso de partículas entrelazadas que comparten un estado común.
Como explica el estudio, “los juegos cuánticos multijugador proporcionan una perspectiva natural sobre las fases de la materia en hardware cuántico, relacionando de forma clara las correlaciones cuánticas con la obtención de ventaja cuántica en tareas específicas”. Esto significa que el tipo de orden que se forma entre los qubits no es casual: es una fase topológica, una forma especial de organización cuántica extremadamente difícil de perturbar.
Lo novedoso de este trabajo es que se logró pasar de un simple concepto a una implementación robusta. El equipo desarrolló un juego basado en el “toric code”, una forma de entrelazamiento cuántico que se comporta como si los qubits estuvieran anudados entre sí. Esto les permitió jugar una versión del “juego de la paridad”, y ganar de forma consistente, incluso con interferencias externas.
Cómo se juega un juego cuántico
A diferencia de un videojuego o de un tablero físico, los juegos cuánticos no tienen piezas ni pantallas. Son ejercicios matemáticos en los que cada “jugador” recibe una pregunta (un bit de información) y debe dar una respuesta (otro bit), sin saber qué le tocó a los demás. El objetivo: responder de forma coordinada, cumpliendo una regla lógica muy precisa.
En el experimento, los investigadores implementaron una versión para tres jugadores del juego de la paridad. Cada jugador, representado por un grupo de qubits, debía entregar una respuesta que cumpliera una condición lógica específica. Sin comunicación entre ellos, eso sería imposible con cualquier sistema clásico. Pero gracias al entrelazamiento cuántico, los qubits lograron “adivinar” las respuestas correctas, ganando el juego con una frecuencia superior al 95%.
Esta capacidad para resolver de forma coordinada un problema lógico sin intercambio de información real es lo que se denomina pseudotelepatía cuántica, y ha sido teorizada como una muestra inequívoca de las ventajas de la computación cuántica sobre la clásica. Hasta ahora, se había logrado en sistemas muy pequeños o simulados. Lo que cambia el juego aquí es que se hizo con hardware real y de forma escalable.
Del entrelazamiento frágil al orden topológico
Muchos experimentos anteriores usaban estados de tipo GHZ, que también pueden generar entrelazamiento cuántico. Pero estos estados son muy sensibles al ruido: basta una mínima perturbación para romper el efecto. El equipo dirigido por Oliver Hart y Rahul Nandkishore quiso ir más allá, y construyó estados cuánticos con un tipo de orden topológicoque resiste mejor las interferencias.
En palabras del artículo: “presentamos una familia de juegos cuánticos multijugador para los cuales las fases de materia con orden topológico son un recurso que proporciona ventaja cuántica robusta”. En lugar de usar entrelazamientos simples entre dos o tres qubits, crearon redes más complejas de qubits anudados, que seguían funcionando incluso cuando se deformaban con ruido aleatorio.
Este orden topológico no es solo una curiosidad teórica. El estudio mostró que podía mantenerse estable incluso al aumentar el número de jugadores y al modificar el sistema con lo que los físicos llaman “circuitos de profundidad constante”. Esto sugiere que no solo es posible hacer juegos cuánticos más grandes, sino que también podrían aplicarse a tareas reales, como validación de algoritmos cuánticos o detección de errores.
Un circuito cuántico que aprende del caos
Para crear los estados necesarios, el equipo no utilizó una única configuración estática. Diseñaron un método en el que el sistema se deforma constantemente mediante mediciones y retroalimentación, lo que permite cruzar una transición de fase cuántica. Este enfoque, según explican, “utiliza mediciones a mitad del circuito y retroalimentación unitaria para recorrer una transición de fase topológica”.
En otras palabras, no solo prepararon el sistema para jugar el juego, sino que además lo entrenaron para resistir los errores y adaptarse a distintas configuraciones. Todo esto se hizo usando el modelo H1-1 de Quantinuum, una computadora cuántica basada en iones atrapados que funciona con láseres extremadamente precisos.
Los resultados muestran que el sistema no solo jugó bien en su forma ideal, sino también cuando se le introducían errores intencionados. Y, al contrario de lo que ocurría con los estados GHZ, el orden topológico seguía proporcionando ventaja cuántica de forma consistente, incluso con más jugadores y mayor complejidad.
Una ventana hacia las futuras aplicaciones cuánticas
Aunque este experimento no resuelve todavía un problema de la vida real, demuestra algo muy valioso: que es posible crear sistemas cuánticos robustos que superan a los clásicos en tareas específicas. Es una prueba de principio, pero también un paso clave hacia la construcción de computadoras cuánticas prácticas y resistentes al ruido.
Como resumen el equipo en el artículo, “hemos demostrado cómo el orden topológico puede aprovecharse para obtener ventaja cuántica robusta en la tarea de ganar un juego no local”. Esta afirmación es mucho más que una curiosidad: es un indicador de que las futuras computadoras cuánticas podrían funcionar como mentes colectivas coordinadas sin necesidad de comunicación directa.
Este tipo de arquitectura podría ser la base para nuevos métodos de computación distribuida, validación de seguridad cuántica o incluso protocolos de comunicación ultra seguros. Y todo comenzó con una idea loca de un juego que parecía imposible de ganar.
Referencias
- Oliver Hart, David T. Stephen, Dominic J. Williamson, Michael Foss-Feig y Rahul Nandkishore, Playing nonlocal games across a topological phase transition on a quantum computer, Physical Review Letters, 31 marzo 2025. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.130602.
Cortesía de Muy Interesante
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