Un equipo internacional de científicos ha dado un paso significativo en la comprensión de la turbulencia, un fenómeno natural observado en fluidos como el agua en movimiento, las corrientes oceánicas, el flujo sanguíneo, las nubes de tormenta e incluso el plasma de las estrellas. Este avance se basa en un nuevo enfoque para simular la turbulencia, inspirado en la computación cuántica, según un estudio publicado el 29 de enero en la revista Science Advances.

Aunque el flujo turbulento es caótico e irregular, caracterizado por la formación de vórtices que se descomponen en otros más pequeños, su modelado preciso ha sido un desafío durante más de 200 años. Incluso con superordenadores modernos, simular de forma directa y exacta los flujos turbulentos más complejos sigue siendo inalcanzable.

El equipo liderado por Nik Gourianov, investigador del departamento de física de la Universidad de Oxford, ha desarrollado un método que modela las fluctuaciones de la turbulencia de forma probabilística, en lugar del enfoque determinista tradicional. Este nuevo enfoque, que emplea un algoritmo inspirado en la computación cuántica, permite realizar cálculos en pocas horas que, con métodos clásicos, requerirían varios días usando superordenadores completos.

El algoritmo utiliza redes tensoriales (tensor networks), una herramienta matemática empleada para simular sistemas cuánticos. Gracias a esta técnica, los científicos lograron acelerar significativamente los cálculos y reducir el uso de memoria, permitiendo ejecutar simulaciones complejas incluso en una laptop.

James Beattie, investigador postdoctoral en la Universidad de Princeton, destacó la eficiencia del nuevo enfoque: "Ver avances como este, con un uso de la memoria un millón de veces más eficiente y una aceleración del cálculo mil veces mayor, es raro, lo que lo convierte en un progreso emocionante en el modelado de la turbulencia".

Sin embargo, Beattie señaló que el estudio no aborda completamente el desafío de las múltiples escalas, es decir, cómo interactúan los vórtices turbulentos de diferentes tamaños, un aspecto crucial para una comprensión total de la turbulencia.

Yongxiang Huang, profesor asociado en la Universidad de Xiamen, calificó la investigación como "altamente impresionante" por su capacidad de reducir la complejidad computacional, aunque coincidió en que no ofrece un panorama completo debido a la dificultad inherente del problema.

La turbulencia ha sido descrita como el problema sin resolver más antiguo de la física. El físico Werner Heisenberg supuestamente dijo en su lecho de muerte: "Cuando me encuentre con Dios, le voy a hacer dos preguntas: ¿por qué la relatividad? ¿y por qué la turbulencia? Realmente creo que tendrá una respuesta para la primera".

Gourianov concluyó que, aunque este avance no resuelve por completo el misterio de la turbulencia, abre nuevas áreas de investigación que antes eran inaccesibles, marcando un paso importante hacia una comprensión más profunda de este fenómeno complejo.