✨︎ Resumen (TL;DR):
- Quantinuum probó un juego de muestreo del complemento en sus computadoras de iones atrapados System Model H2.
- El circuito más grande usó 55 qubits, cadenas de 37 bits, cerca de 228 puertas nativas de dos qubits y 1,000 rondas.
- Las puntuaciones superaron el techo clásico en todos los tamaños, pero el resultado no equivale a una ventaja de velocidad ni a una aplicación comercial.
Quantinuum publicó el 5 de septiembre de 2026 en Nature Communications un juego de muestreo del complemento que separa una estrategia cuántica de una clásica con un límite matemático demostrado. La empresa lo ejecutó en sus computadoras de iones atrapados System Model H2, con circuitos de hasta 55 qubits, y superó el mejor resultado clásico posible en todos los tamaños probados.
El juego de muestreo del complemento es un juego cuántico que entrega al jugador una superposición uniforme de cadenas de bits de una mitad y le pide responder con una cadena de la mitad opuesta. Su techo clásico se demuestra como un teorema, no a partir de una suposición sobre lo que algún algoritmo clásico podría conseguir después.
La superposición recibe una tarea precisa
En cada ronda, un árbitro elige un conjunto que contiene exactamente la mitad de todas las cadenas de bits posibles para una longitud determinada. Después prepara una superposición uniforme con las cadenas de ese conjunto y se la envía al jugador.
La respuesta debe pertenecer al conjunto complementario. Si el jugador entrega una cadena de la mitad opuesta, suma un punto. Si devuelve una cadena del conjunto original, pierde uno.
Una máquina clásica mide el estado y obtiene una cadena del conjunto original. Puede saber qué opción descartar, pero ese dato pierde utilidad conforme crece la longitud de la cadena. Su ventaja frente a responder al azar desaparece de manera exponencial.
El jugador cuántico toma otro camino: aplica una difusión de Grover antes de medir el estado. Para los conjuntos usados en el trabajo, esa operación convierte la superposición de las cadenas originales en una superposición de las cadenas complementarias. Una máquina ideal acertaría todas las rondas.
El diseño de los conjuntos se inspira en el problema de Bernstein-Vazirani. Esa estructura permite que el árbitro prepare los estados y revise las respuestas sin pagar un cálculo exponencial. En las demostraciones de supremacía cuántica basadas en muestreo de circuitos aleatorios, comprobar cada resultado puede exigir simular el circuito completo.
El equipo también señala que la prueba mide la ventaja de la superposición sin depender del entrelazamiento ni de la no localidad asociada con los tests de Bell.
Qué ejecutó la computadora H2
Quantinuum corrió miles de circuitos distintos en sus sistemas de iones atrapados. Las H2 tienen 56 qubits, usan iones de iterbio como qubits y iones de bario para enfriarlos. Los láseres ejecutan las operaciones dentro de una trampa con forma de pista.
Las instancias cubrieron cadenas de 5 a 37 bits. El circuito más grande ocupó 55 qubits y promedió cerca de 228 puertas nativas de dos qubits.
La mayoría de los tamaños se evaluó con 200 rondas, divididas entre la evaluación del jugador y la revisión de la preparación del estado. La instancia de 37 bits llegó a 1,000 rondas.
Cada ronda utilizó un conjunto oculto nuevo. Por eso, cada una exigió un circuito diferente y produjo una sola muestra. En tamaños de hasta 15 bits, el equipo usó teletransportación cuántica para imitar el canal entre el árbitro y el jugador. El recurso consumía qubits adicionales y alcanzaba su límite alrededor de los 16 bits, así que Quantinuum lo retiró en las instancias mayores.
Quantum Origin, el generador de números aleatorios de la compañía, combinó una fuente local con un test de Bell ejecutado en otra computadora, la H1-1, para producir los números usados en el experimento.
El techo clásico se superó en cada tamaño
Las puntuaciones quedaron por encima del máximo clásico posible en todas las instancias. El equipo rechazó la hipótesis de una estrategia clásica con un umbral de significancia del 1%.
La violación del límite aumentó de forma exponencial conforme creció el tamaño del problema y se mantuvo cerca del comportamiento de la estrategia cuántica óptima. El ruido se volvió más visible en el experimento de 37 bits, que también reunió la mayor cantidad de puertas de dos qubits.
Para ese caso, la brecha teórica entre la estrategia cuántica ideal y la mejor estrategia clásica superó los 137,000 millones a uno. Ese cociente compara puntuaciones dentro del juego. No indica que Quantinuum haya calculado algo 137,000 millones de veces más rápido, ni prueba una aplicación comercial.
La demostración tiene condiciones
La palabra incondicional describe aquí la separación matemática entre las estrategias, no todo el montaje experimental. La demostración principal supone que se puede confiar en la preparación del estado que realiza el árbitro. Bajo esa condición, una puntuación por encima del techo clásico indica que el jugador usó una estrategia no clásica.
El trabajo también describe la versión invertida: un jugador confiable evalúa al árbitro. Si no se confía ni en el árbitro ni en el jugador, la prueba deja de ser concluyente. Ambos podrían coordinarse para fabricar una puntuación perfecta sin usar nada cuántico. En estos experimentos, además, ambos papeles estuvieron dentro del mismo procesador H2.
El ruido impuso otra frontera. Quantinuum no pudo usar las técnicas habituales de mitigación de errores porque requieren repetir copias del mismo estado de salida, mientras que aquí cada ronda estrena un estado diferente.
Mejorar gradualmente la fidelidad de las puertas permitiría probar tamaños algo mayores. Para aumentar mucho el tamaño del problema, sin embargo, dependerán de máquinas con corrección de errores. La operación del jugador se parece a una Toffoli multiqubit, que resulta costosa en puertas T.
El siguiente paso que plantea el trabajo separa físicamente los papeles: el árbitro generaría los números aleatorios y los estados en una computadora, y los transmitiría a una máquina independiente controlada por el jugador mediante un canal cuántico real.
El método deja además una ventaja de verificación: un árbitro clásico puede revisar el juego sin simular el circuito completo, justo cuando el hardware empieza a quedar fuera del alcance de esa simulación. Por ahora, el experimento conserva una frontera clara: árbitro y jugador siguieron dentro del mismo procesador H2.
