Investigadores de MIT y Ferrara diseñan estados cuánticos no gaussianos

Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Universidad de Ferrara han elaborado un modelo teórico que permite diseñar estados cuánticos no gaussianos con una distinción mejorada. El avance se publicó el 15 de junio de 2026 en la revista *Physical Review A*.

El desafío de la distinción cuántica

Los sistemas cuánticos prometen superar a los clásicos en sensores, comunicaciones, computación y control, pero su implementación práctica depende de la capacidad para generar, mantener y diferenciar estados cuánticos con precisión. Una limitación clave radica en que ningún par de estados gaussianos —una categoría ampliamente estudiada— es ortogonal, lo que implica errores inevitables al intentar identificarlos.

Además, los dispositivos cuánticos actuales conservan su estabilidad durante fracciones de segundo y suelen requerir métodos complejos para distinguir entre estados. Esta dificultad obstaculiza el desarrollo de tecnologías cuánticas robustas y escalables.

Fundamentos matemáticos del nuevo enfoque

El trabajo, firmado por Moe Z. Win y Peter L. Falb del MIT, junto con Andrea Giani y Andrea Conti de la Universidad de Ferrara, establece una conexión entre la física cuántica y la geometría algebraica. Los investigadores tradujeron estados cuánticos de luz en variedades algebraicas —estructuras matemáticas provenientes del álgebra abstracta— transformando así el problema de la distinción en un sistema de ecuaciones polinómicas resoluble.

“Tenemos una teoría que nos da un plano para diseñar estos estados no gaussianos, en lugar de simplemente probar combinaciones al azar y esperar que resulten algo distinguibles”, explicó Win. “Nuestra teoría indica exactamente cómo construir estados no gaussianos ortogonales.”

Estados basados en variación de fotones

La investigación se centró teóricamente en los niveles de energía de los fotones. Giani detalló que el equipo empleó la llamada variación de fotones: una operación que consiste bien en la adición de fotones —elevándolos a un estado de mayor energía— o en su sustracción —eliminándolos del sistema—. Estas acciones convierten estados gaussianos en estados no gaussianos, cuya distinción resultó especialmente factible según los hallazgos.

“El dominio de los estados no gaussianos es bastante amplio”, señaló Giani, “pero entre ellos, buscamos aquellos que sean más fáciles de implementar con las tecnologías actuales, porque para transitar hacia el mundo cuántico debemos considerar los desafíos experimentales reales.”

A diferencia de otras propuestas aún puramente teóricas, estos estados basados en variación de fotones ya han sido producidos en laboratorios, y generan interés creciente en la comunidad experimental.

De la ecuación al dispositivo físico

Conti destacó que, al tratarse de estados relativamente nuevos, existía una necesidad urgente de una caracterización teórica rigurosa. El marco desarrollado satisface ese vacío y posibilita el diseño intencional de estados con mayor ortogonalidad.

Giani subrayó que la aplicación práctica es inmediata: “En principio, basta con introducir directamente los parámetros obtenidos al resolver estas ecuaciones en los aparatos físicos existentes para generar dichos estados. No creo que esto requiera tecnología más avanzada.”

Conti añadió que, tras la publicación del artículo, se espera que los experimentales comiencen a probar los métodos propuestos. Win calificó el trabajo como un punto de partida: “Estamos ganando impulso, y es muy emocionante. Nuestro enfoque va más allá de ajustar un solo montaje; planteamos preguntas más generales sobre el diseño de señales cuánticas y buscamos claves que permitan resolver toda una clase de problemas, no solo uno específico.”

Referencia: “Unveiling distinguishable non-Gaussian quantum states” por Andrea Giani, Moe Z. Win, Peter L. Falb y Andrea Conti, 15 de junio de 2026, *Physical Review A*. DOI: 10.1103/ffbg-4897