Un dels meus canals preferits de YouTube és aquell on una jove enginyera va explicant com funcionen objectes de la nostra vida quotidiana.

Justament ahir va explicar que dins dels nostres mòbils hi ha un munt de transistors i altres elements fets amb semiconductors que són els elements bàsics de l'electrònica digital. Tot això no es podria fer sense entendre les propietats quàntiques dels materials semiconductors que són a la base d’aquests elements.

No sabia que tenia tecnologia quàntica a la meva butxaca! Yeah!

Les propietats estranyes de la física quàntica van capturar tant la meva atenció que vaig dedicar-hi el meu treball de recerca. No és fàcil trobar informacions amb molts detalls sobre aquest tema, així que vaig  contactar amb unes persones que treballen a l’ICFO, que em van indicar materials per estudiar i em van ajudar a resoldre molts dels meus dubtes.

No només vaig aprendre moltes coses sobre les tecnologies quàntiques emergents: el meu treball va guanyar el premi de batxillerat!

Sóc bioquímica i investigo noves substàncies que podrien esdevenir medicaments per guarir malalties incurables a hores d’ara.

Una de les parts més llargues del procés de desenvolupament d’un possible nou medicament és el d’esbrinar quins efectes tindria sobre els organismes.

Amb l’aparició d’ordinadors quàntics podríem millorar notablement els nostres programes de simulació i així es podria reduir dràsticament la necessitat d’experimentar amb éssers vius.

Cada dia compartim moltíssima informació privada (dades personals, financeres o sanitàries) que podria ser interceptada: els protocols criptogràfics que actualment  les protegeixen no funcionarien amb ordinadors més potents que els actuals.

Una solució podria arribar de la física quàntica, que permet dissenyar protocols criptogràfics que resistirien als atacs de qualsevol ordinador (present o futur). Hi ha encara molts reptes tecnològics per poder arribar a integrar sistemes de criptografia quàntica a la xarxa de telecomunicacions actual: resoldre’ls és l’objectiu de CiViQ, un projecte europeu de la Quantum Flagship que l’ICFO coordina i en el que hi participen altres centres de recerca, universitats i grans i petites empreses, entre les quals hi ha Quside i LuxQuanta, spin-offs de l’ICFO fundades en els darrers anys.

Foto: Un dels laboratoris de ICFO on es desenvolupen les tecnologies per criptografia quàntica

Moltes de les tecnologies d'ús habitual a dia d'avui estan basades en fenòmens que troben la seva explicació a la física quàntica.

Exemples: els làsers, els transistors que son a la base de l'electrònica, sistemes d'imatge per ressonància magnètica (MRI), cèl·lules fotovoltaiques, els LEDs, el GPS, ...

Totes aquestes tecnologies, imprescindibles per a la vida moderna, formen el que es coneix com la primera revolució quàntica.

Els petits canvis que la llum pateix al travessar materials poden ajudar-nos a mesurar amb alta precisió moltes característiques del món que ens envolta, com per exemple la distància i la temperatura.

A l’ICFO treballem per obtenir sensors cada dia més resistents per mesurar la temperatura i els camps elèctrics en condicions extremes, com pot ser un incendi.

També investiguem com construir sensors ultra sensibles gràcies a les propietats de la física quàntica, com per exemple una balança que pot detectar la presència de tan sols un àtom amb nanotubs de carboni o àtoms freds que podrien mesurar els petits camps magnètics generats pel nostre cervell.

(Foto: Prototip de sensor quàntic ultrasensible per mesurar camps magnètics)

Els quantum dots (punts quàntics) són nanopartícules que tenen la interessant propietat  d'emetre i absorbir llum de colors específics, els quals es poden ajustar variant la mida i composició del punt.

Aplicacions: marcadors de macromolècules, en microscòpia, en computació, en la millora de l'eficiència les cèl·lules fotovoltaiques o els LED...

Ja existeixen televisors LED que funcionen amb punts quàntics.

Moltes vegades al llarg de la història de la ciència una nova teoria ha substituït una de més antiga: l’heliocentrisme va suplantar el geocentrisme, l’evolució va suplantar les teories catastrofistes i lamarckianes... Ningú ens pot assegurar que això no passi amb la física quàntica.

Hauríem de preocupar-nos doncs que tots els esforços que estem fent ara en aquest camp siguin algun dia en va? O podem continuar amb calma, atès que la teoria actual funciona de moment, és a dir, ens permet fer prediccions i desenvolupar noves tecnologies?

No és fàcil preveure quan una tecnologia concreta estarà disponible per a la societat: per exemple, fa anys que la fusió nuclear sembla a prop de resoldre el problema de la producció de energia, però sempre apareixen problemes tècnics imprevists que allunyen la seva realització. D’altra banda, algunes tecnologies que ara trobem arreu, com per exemple els làsers, deuen el seu origen a la curiositat sobre algunes preguntes fonamentals, com per exemple la interacció entre fotons i matèria, sense una aplicació concreta en ment.

Com podem escollir els camps de recerca que ens reportaran més beneficis?

Les seves aplicacions en tots els camps de l’activitat humana canviaran les nostres vides de forma radical, com ja ho van fer en el seu moment l’electricitat i l’electrònica. Hem d’invertir tant com puguem en el seu desenvolupament, per fer-les comercialment viables com més aviat millor. 

No ens hem de deixar enganyar per promeses il·lusòries. Hem arribat molt lluny amb les tecnologies clàssiques i encara ens queda molt camí per recórrer: mantenim la inversió actual en tecnologies quàntiques. Deixem que els científics facin la seva feina i que segueixin investigant, concentrant-nos en mantenir i millorar les tecnologies de què ja disposem. 

La investigació en física quàntica i les seves aplicacions és positiva, però ara mateix tenim altres problemes molt més importants i urgents, com la fam, la pobresa, les guerres i el terrorisme. Mantinguem la recerca, però invertim els nostres diners per buscar solucions per als grans problemes que té la nostra societat actualment.  

Les tecnologies quàntiques són molt prometedores, però per poder-les fer efectives cal tenir un coneixement sòlid de les seves bases. Cal invertir en recerca fonamental: una millor comprensió dels fonaments de la física quàntica portarà de forma natural al desenvolupament de les seves aplicacions.