Sóc director d’una empresa de telecomunicacions amb presència a escala mundial.

A un dels darrers Mobile World Congress vaig conèixer unes persones que feien recerca a diferents institucions europees. Em van explicar que el comportament dels àtoms i dels fotons podria  revolucionar el camp de les comunicacions, millorant per exemple la seguretat de les nostres dades.

Havent tornat, he demanat als enginyers de la nostra companyia que es posessin a estudiar com la física quàntica podria beneficiar el nostre negoci.

Treballo a una empresa que dissenya i construeix làsers: en fabriquem de petits com els punters que podeu comprar a la botiga del barri o làsers industrials que poden tallar amb precisió tota mena de material o fins i tot soldar metalls. També fabriquem aquells que s'usen als quiròfans per fer operacions quirúrgiques de precisió.

Una única tecnologia que deriva de les interaccions quàntiques entre llum i matèria dóna lloc a moltes aplicacions diferents.

No podríem entendre la medicina moderna sense la física quàntica. A l’hospital on treballo com a metge, emprem sovint la ressonància magnètica per a detectar tumors i altres tipus de patologies: és justament gràcies a la física quàntica que entenem els processos bàsics d’aquesta tecnologia. A més, els làsers – una altra tecnologia quàntica - s’han convertit en eines imprescindibles per a la cirurgia d’extrema precisió. I aquests són només dos exemples de com la física quàntica pot ajudar la medicina!

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

Estan emergent noves tecnologies quàntiques que prometen revolucionar el món de la informació i de la comunicació: per aprofitar al màxim aquest potencial, la Unió Europea, està planejant la construcció d’una infraestructura per a les comunicacions quàntiques, que permetria connectar dispositius quàntics, arribant a formar una internet quàntica. Aquesta infraestructura aprofitarà la xarxa de fibra òptica actual per connexions de curta i mitja distància i hi combinarà satèl·lits per cobrir les distàncies més llargues. D'aquesta manera, gràcies a la física quàntica, es protegiran les dades més sensibles com les personals, financeres, governamentals, així com la xarxa elèctrica, el control aeri, o el sistema sanitari.

Foto: Núvols d’àtoms freds en un dels laboratoris de l’ICFO.

Imaginem una pilota en un bol. Només pot escapar del bol si l'empenyem amb prou energia; en cas contrari, arribarà a una certa alçada i tornarà a caure cap a baix.

A escala quàntica, les partícules poden superar certes barreres, encara que no tinguin suficient energia. És com si un túnel li permetés anar a l’altre costat de la barrera sense gastar energia (efecte túnel).

Aplicacions: microscòpia electrònica (s’apropa una punta metàl·lica molt fina a una superfície i “arrenca” electrons per efecte túnel)

La física cuántica nos ha permitido entender mejor las propiedades de muchos materiales, como los semiconductores, pero hay otros que todavía escapan a nuestra comprensión, porque los cálculos que tendríamos que hacer para entenderlos son demasiado complejos, incluso para los ordenadores más potentes.

Mientras esperamos la llegada de los ordenadores cuánticos, podemos empezar a utilizar sistemas cuánticos sencillos que se pueden controlar con precisión en un laboratorio; por ejemplo, una nube de átomos fríos, que se comportan como los sistemas más complejos que queremos estudiar. Estos son los simuladores cuánticos, que prometen ayudarnos a entender diversos materiales interesantes por sus aplicaciones tecnológicas, como los superconductores.

Algunes prediccions de les teories científiques poden requerir anys de recerca i proves abans de ser confirmades. Per exemple, van passar més de 40 anys entre la formulació teòrica del làser i la seva fabricació, o entre la predicció de l'existència del bosó de Higgs i la seva detecció.

I si haguessin perdut l'esperança anys abans i no l'haguessin trobat? Fins a quin límit és sensat invertir diners i esforç en confirmar una teoria quan hi ha tants reptes socials que requereixen inversions immediates? 

És important que la gent estigui informada sobre els avenços científics per poder expressar opinions crítiques sobre les notícies que ens arriben des dels mitjans de comunicació, la publicitat, les xarxes socials,... i evitar caure en estafes o malentesos. A vegades, però, la informació ve precisament de sectors pseudocientífics de dubtosa fiabilitat.

Com hem de gestionar aquest flux d’informació, sovint dubtosa?

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.