Vaig portar ulleres des de molt petit i sempre volia ser com els meus amics que podien fer esport i anar a la piscina sense tenir problemes de vista. Fa dos anys vaig poder operar-me als ulls per reduir la meva miopia i per fi puc veure el món directament i no a través del vidre de les ulleres! I tot gràcies als fotons d’un làser ultraprecís que va permetre al cirurgià fer incisions als meus ulls amb mínim risc.

M’entreno per córrer la Marató de Barcelona. Per millorar la manera d’entrenar, m’he comprat una polsera per monitoritzar les pulsacions del meu cor en cada moment.  L’altre dia, donant la volta a la polsera, m’he adonat que hi havia una llumeta verda a la part que toca el canell: com no podia ser decoració, he investigat una mica a internet i he descobert que el dispositiu wearable obté la informació del meu pols mesurant els fotons verds que interaccionen amb la meva pell.

Aquest any he començat a estudiar el màster en Fotònica a Barcelona. En una de les assignatures, he descobert que la fotònica té molt a veure amb la meva altra passió: els drons. Si omplim aquests petits avions amb sensors fotònics, podem obtenir informació valuosa sobre llocs on seria difícil d’arribar. Això fa que els drons no siguin només joguines divertides, sinó instruments importants per estudiar el medi ambient, buscar jaciments de petroli, gas o minerals, monitoritzar zones de desastres naturals o controlar els cultius.

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-off de l’ICFO fundades en els darrers anys.

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

Estem acostumats a anar a la platja sense preocupar-nos de malalties perquè hi ha entitats com la Agència Catalana de l’Aigua (ACA) que controlen l’aigua de les platges, garantint la salut dels banyistes. Gràcies a la fotònica, aviat serà possible la anàlisi in situ en poques hores, reduint sensiblement els temps d’espera per detectar la presència  de microorganismes nocius.

Per aquest motiu, l’ACA ha acordat amb l’ICFO desenvolupar aquesta tecnologia per fer el seguiment de l’estat de les platges catalanes. Aquesta mateixa tecnologia podria aplicar-se també en el camp de la seguretat alimentària i d’altres sectors industrials.

Per captar imatges d’algunes coses molt ràpides (com per exemple una bala travessant una poma) és necessari il·luminar-les amb un pols de llum tan ràpid com la escena que volem capturar. Així, per poder observar el comportament dels electrons en algunes reacciones químiques, és necessari enviar polsos de llum extremadament ràpids.

Tan ràpids que s’hauria de dividir un segon pels nombre de segons que han passat des de l’inici de l’univers per obtenir la seva durada (alguns attosegons).

En un dels laboratoris de l’ICFO, treballen en la generació d’aquests polsos per estudiar fenòmens que puguin ajudar a millorar la síntesis de productes químics o el rendiment de carburants o d’ordinadors.

Foto: Un dels làsers de l’ICFO que permet generar polsos ultraràpids.

Estem acostumats a que les plataformes de pel·lícules o  música ens suggereixin propostes interessants sobre què veure o escoltar. Això és possible perquè els  algoritmes poden aprendre, si li donem una sèrie d’exemples inicials: és una branca de la intel·ligència artificial que es diu machine learning.

A part de millorar els serveis tecnològics, el machine learning és molt útil també per les persones que busquen solucions a problemes científics complexes. A l’ICFO fem servir intel·ligència artificial per trobar noves estratègies per resoldre problemes complexes de física quàntica, preveure el moviment de partícules individuals (molt important per a la biologia) o augmentar la rapidesa de càlcul (optimització) per alguns algoritmes complexes que s’apliquen a problemes significatius pel dia a dia.

Tenir un coneixement bàsic sobre diferents camps científics i entendre com es crea el coneixement científic és important per a tota la ciutadania. La pandèmia de COVID-19 n’és un exemple: és més fàcil comprendre i aplicar correctament les recomanacions de salut pública (i contribuir a frenar la difusió del virus) si entenem les raons científiques que hi ha darrere i com s’ha arribat a aquestes conclusions.

Encara que s’ensenyi ciència durant l’educació obligatòria, és evident que no és suficient perquè la societat valori la ciència i els seus resultats: com podríem canviar això?

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?

La pandèmia que va sorgir en 2020 ens va ensenyar que la salut pública és un sector molt important que afecta a molts més aspectes de la societat. Un minúscul virus pot afectar la vida de milions de persones en tots els seus aspectes, no només la salut, però també  l’economia, estructura industrial, mercat laboral... 

Per això és important concentrar la majoria dels nostres esforços en projectes de recerca que puguin millorar i cuidar la salut de les persones.

Vivim a l’era de la informació. Cada dia més empreses i institucions recullen i analitzen grans quantitats de dades per millorar processos industrials i serveis per a la població. A més, les tecnologies digitals són cabdals per comunicar-nos entre nosaltres, sigui per treballar o divertir-nos. Si fallen els sistemes de informació, també fallen estructures estratègiques com són les xarxes energètiques, control del trànsit, hospitals, governs,... Així, vetllar per la seguretat de les dades i perquè les puguem transmetre massiva i ràpidament és de fonamental importància per una societat digitalitzada com la nostra.

Per això és important concentrar la majoria dels nostres esforços en projectes de recerca que puguin millorar la recollida, anàlisis, transmissió  i seguretat de dades.

Estem al mig d’una emergència climàtica: per poder-la resoldre calen noves polítiques ambientals i el compromís de la societat sencera. La ciència i la tecnologia poden contribuir a accelerar el canvi de paradigma que es necessita per salvar el planeta amb descobriments i tecnologies innovadores. Si no fem res ara, la Terra serà inhabitable i insostenible, però encara hi som a temps.

Per això és important concentrar la majoria dels nostres esforços en projectes de recerca que puguin ajudar-nos a cuidar del nostre planeta.

La fotònica és arreu i té un impacte positiu en molts aspectes diferents de la nostra vida. A vegades, una mateixa tecnologia (com per exemple el làser)  pot millorar la salut, la informació i la cura del medi ambient a la vegada. Hi ha molts problemes globals i és complicat establir una prioritat, sobre tot perquè estan interconnectats.

Per això és important no concentrar els nostres esforços en un únic camp d’aplicació: és millor diversificar els nostres esforços per a tenir més possibilitats d’èxit.