Avance en física de importancia mayúscula: crean el primer "dado cuántico" de la historia, logrando generar por primera vez números aleatorios verdaderos gracias al entrelazamiento
Un equipo internacional ha logrado generar, por primera vez, un número verdaderamente aleatorio mediante un ordenador cuántico y verificarlo con superordenadores. Este avance marca un antes y un después en criptografía y seguridad digital.
Fuente: ChatGPT / E. F.
Eugenio M. Fernández Aguilar
Físico, escritor y divulgador científico. Director de Muy Interesante Digital
31.03.2025
¿Recuerdas esa vez que lanzaste un dado y te salió un seis justo cuando más lo necesitabas? O cuando jugabas piedra, papel o tijera, y te preguntabas si el otro “leyó tu mente”. En realidad, esas situaciones no son completamente aleatorias: hay reglas físicas, reflejos, incluso patrones inconscientes. Lo que solemos llamar azar es, en el fondo, una ilusión de incertidumbre. Pero en marzo de 2025, un equipo de científicos logró lo impensable: generar un número verdaderamente aleatorio, garantizado por las leyes de la física cuántica y certificado por superordenadores. Sí, un número que ni el universo podría haber predicho antes de que apareciera.
Avance en física de importancia mayúscula: crean el primer "dado cuántico" de la historia, logrando generar por primera vez números aleatorios verdaderos gracias al entrelazamiento (Eugenio Fdz.)
Este hito acaba de ser publicado en la revista Nature, y representa la primera vez que se demuestra experimentalmente la generación de aleatoriedad certificada mediante computación cuántica. El estudio, liderado por científicos de instituciones como Quantinuum, JPMorgan Chase y la Universidad de Chicago, pone en práctica un protocolo propuesto hace años por el físico Scott Aaronson y su colega Shih-Han Hung. Después de décadas soñando con este logro, la física cuántica lo ha hecho posible.
¿Qué es un número verdaderamente aleatorio?
La palabra “aleatorio” suena a caos, a imprevisibilidad. Pero en informática, los llamados generadores de números aleatorios no lo son del todo. La mayoría de los sistemas actuales producen números que parecen aleatorios, pero no lo son en sentido estricto. Detrás de ellos hay algoritmos, reglas, fórmulas matemáticas. Si se conocen esas reglas, es posible reconstruir la secuencia o anticiparla.
Incluso métodos más creativos, como usar las fluctuaciones del ruido térmico o los movimientos de lava-lámparas (como hace Cloudflare en su famoso muro de lava), no alcanzan la verdadera aleatoriedad. Por muy complejas que parezcan, estas fuentes obedecen a las leyes clásicas de la física, explican los autores. En teoría, un superordenador suficientemente potente podría encontrar patrones o simular el comportamiento de esas fuentes.
La mecánica cuántica, en cambio, sí tiene aleatoriedad genuina. Cuando una partícula cuántica está en un estado de superposición, no hay manera de predecir el resultado de su medición. Es como si el universo lanzara su propio dado sin que nadie —ni siquiera él mismo— sepa qué va a salir. Esa es la clase de azar que se buscaba capturar en este experimento.
Fuente: NatureEl protocolo que lo hizo posible
Para convertir esta propiedad cuántica en una fuente práctica de números aleatorios, los investigadores aplicaron un protocolo de verificación muy riguroso. En lugar de simplemente generar números, diseñaron un juego entre un “cliente” (quien quiere los números) y un “servidor cuántico” (quien los genera).
El cliente crea circuitos cuánticos aleatorios —algo así como puzzles que solo un ordenador cuántico puede resolver rápido— y los envía al servidor. Este debe ejecutarlos y devolver una respuesta antes de que se acabe el tiempo. Luego, el cliente usa una medida llamada XEB (siglas de “cross-entropy benchmarking”) para verificar si los resultados tienen la calidad esperada. Si el servidor respondió muy bien y muy rápido, es una prueba de que usó mecánica cuántica real y no una simulación clásica.
Una de las frases más destacadas del artículo es: "Nuestros resultados demuestran un paso hacia la aplicabilidad práctica de los ordenadores cuánticos actuales". Esa aplicabilidad no es solo técnica: es también filosófica. Se ha demostrado que se puede certificar, con alto grado de seguridad, que el número generado no fue predeterminado ni influenciado por ninguna información previa en el universo.
Fuente: Midjourney / E. F.La hazaña técnica detrás del experimento
Este logro se llevó a cabo con el procesador cuántico Quantinuum H2-1, que usa una tecnología conocida como iones atrapados. Los circuitos se ejecutaron de forma remota, a través de internet, lo que demuestra que este tipo de avances no requiere laboratorios aislados: cualquier usuario con acceso a un sistema cuántico fiable podría, en el futuro, generar sus propios números verdaderamente aleatorios.
Durante el experimento, se enviaron más de 60.000 circuitos cuánticos, de los cuales se obtuvieron 30.010 resultados válidos. Cada uno de estos circuitos actuaba como una especie de “dadito cuántico”, diseñado para generar una secuencia de bits en condiciones tan complejas que ningún ordenador clásico pudiera replicarlas en el tiempo permitido. La media de tiempo por muestra fue de 2,154 segundos, ligeramente por debajo del umbral máximo de 2,2 segundos establecido para asegurar que la respuesta no pudo ser simulada clásicamente.
Para verificar la validez de los resultados, se usaron algunos de los superordenadores más potentes del mundo: Frontier, Summit, Perlmutter y Polaris. Con una potencia combinada superior al millón de billones de operaciones por segundo (1,1 exaFLOPS), estos colosos verificaron que los números generados cumplían con el grado de entropía esperado.
Fuente: ChatGPT / E. F.¿Qué se obtuvo al final? 71.273 bits de aleatoriedad pura
A partir de las respuestas recibidas, se extrajeron 71.273 bits de información verdaderamente aleatoria. Esto se logró mediante un procedimiento llamado extractor de Toeplitz, una técnica matemática que limpia cualquier pequeña imperfección del proceso y deja solo el “núcleo” impredecible. Y lo más fascinante: todo esto se logró partiendo de solo 32 bits de entrada inicial.
Eso quiere decir que el protocolo logró una expansión de aleatoriedad: generó más bits aleatorios de los que usó como semilla. Esto es algo crucial para aplicaciones en criptografía, donde se necesitan grandes volúmenes de números impredecibles para garantizar la seguridad de las comunicaciones.
Según el artículo, “la tasa de bits generados fue de aproximadamente 1 bit por segundo”, una cifra modesta pero completamente revolucionaria por su naturaleza certificada. Los autores explican que si en el futuro se mejora la fidelidad del sistema y se reduce el tiempo por muestra, este ritmo podría alcanzar estándares como el del NIST Beacon, que emite 512 bits por minuto.
Implicaciones: del azar absoluto a la seguridad digital
Más allá del impacto científico, este logro tiene consecuencias inmediatas para la seguridad en internet, la criptografía cuántica, los juegos digitales, los sorteos públicos y más. Si puedes garantizar que un número no ha sido predicho ni manipulado, entonces puedes confiar en él para decidir resultados justos, asignar recursos o proteger datos.
Este protocolo también abre la puerta a sistemas de verificación multiparte: cualquier persona u organización podría verificar la aleatoriedad generada, sin necesidad de confiar ciegamente en quien lo produce. Así, la confianza ya no estaría en manos humanas, sino en los propios principios de la física cuántica.
Una nueva era del azar
Aunque todavía estamos lejos de usar este tipo de tecnología en dispositivos cotidianos, el experimento demuestra que la aleatoriedad certificada es ya una realidad tecnológica. Los científicos planean seguir mejorando el protocolo, optimizar el tiempo de ejecución y aumentar la fidelidad de los circuitos.
Estos experimentos abren la puerta a nuevas oportunidades en criptografía y comunicación. Y eso no es poca cosa. En un mundo donde la información se ha vuelto el recurso más valioso, poder contar con números absolutamente impredecibles es una ventaja poderosa —y ahora, también posible.
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Referencias
Minzhao Liu, Ruslan Shaydulin, Pradeep Niroula, Matthew DeCross, Shih-Han Hung, Wen Yu Kon, Enrique Cervero-Martín, et al. Certified randomness using a trapped-ion quantum processor. Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08737-1.
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