Las computadoras de hoy se basan en microprocesadores que ejecutan las llamadas puertas. Una puerta puede, por ejemplo, ser una operación AND, es decir, una operación que suma dos bits. Estas puertas, y por lo tanto las computadoras, son irreversibles. Es decir, los algoritmos no pueden simplemente ejecutarse hacia atrás. « Si tomas la multiplicación 2*2=4, no puedes simplemente ejecutar esta operación a la inversa, porque 4 podría ser 2*2, pero también 1*4 o 4*1 », explica Wolfgang Lechner, profesor de física teórica en la Universidad de Innsbruck. Sin embargo, si esto fuera posible, sería factible factorizar números grandes, es decir, dividirlos en sus factores, lo cual es un pilar importante de la criptografía.

Superposición de todos los resultados posibles

« El núcleo de nuestro trabajo es la codificación de los bloques de construcción básicos del circuito multiplicador, específicamente puertas AND, sumadores medios y completos con la arquitectura de paridad como el problema del estado fundamental en un conjunto de espines que interactúan », dice Martin Lanthaler. La codificación permite que todo el circuito se construya a partir de subsistemas repetitivos que se pueden organizar en una cuadrícula bidimensional. Al unir varios de estos subsistemas, se pueden realizar instancias de problemas más grandes. En lugar del método clásico de fuerza bruta, donde se prueban todos los factores posibles, los métodos cuánticos pueden acelerar el proceso de búsqueda : para encontrar el estado fundamental y, por lo tanto, resolver un problema de optimización, no es necesario buscar en todo el panorama energético, sino más profundamente. Se puede llegar a los valles mediante « túneles ».

El trabajo de investigación actual proporciona un modelo para un nuevo tipo de computadora cuántica para resolver el problema de la factorización, que es la piedra angular de la criptografía moderna. Este modelo se basa en la arquitectura de paridad desarrollada en la Universidad de Innsbruck y se puede implementar en todas las plataformas de computación cuántica actuales.

Los resultados se publicaron recientemente en Nature Communications Physics. El apoyo financiero para la investigación fue proporcionado por el Fondo de Ciencias de Austria FWF, la Unión Europea y la Agencia de Promoción de la Investigación de Austria FFG, entre otros.