Estic molt emocionat: acabo de guanyar una beca per participar en el Master in Quantum Science and Technologies a Barcelona.

A més d’aprendre més sobre el fascinant món de la física quàntica, posaré les bases per la meva carrera professional en un camp en plena expansió que promet modelar les tecnologies del futur.

Això no és tot: la beca em permetrà conèixer un país diferent i entrar en contacte amb una cultura diferent.

Sóc farmacèutic i en el meu treball la precisió de la meva balança és fonamental per a la preparació de fórmules magistrals. Per aquesta raó, la faig recalibrar cada any: quan ho vaig fer en 2019, em van explicar que aquell any va canviar la definició de quilogram en el Sistema Internacional d’Unitats. Ara la definició de la unitat de pes que s'utilitza arreu del món està basada en una constant universal, la constant de Planck, que juga un paper fonamental a la física quàntica.

Hi ha molta gent preocupada per saber quina interpretació de la física quàntica és la correcta i descriu verdaderament el món en què vivim. Jo trobo que és una qüestió força irrellevant, ja que l’èxit de la física quàntica està en la predicció de nombrosos fenòmens que s’han comprovat experimentalment.

En el fons, això és l’únic que ens resulta útil i que ens permet seguir avançant!

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)

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.

A l’ICFO es troben alguns dels racons més freds del món, però ningú hi pot entrar. En aquests llocs la temperatura és més baixa que a l’espai profund: només unes petites fraccions de grau (centenars de nanokèlvins) per sobre del zero absolut.

Només uns pocs laboratoris del món poden reproduir aquestes condicions extremes en petites cambres de buit, on poden atrapar petites quantitats d’àtoms (des de pocs milions fins a un de sol, depenent de l’experiment): per poder estudiar les interessants propietats quàntiques que apareixen a aquestes temperatures tan baixes, és fonamental que els àtoms estiguin el més freds (i per tant el més quiets) possible.

Foto: Uns dels laboratoris de l'ICFO on refreden àtoms fins a prop del zero absolut

Els interferòmetres són aparells que fan servir les interferències com a eina per a realitzar mesures molt precises.

Les propietats quàntiques ens permeten augmentar encara més la precisió i poder mesurar coses massa petites per la física clàssica

Aplicacions: ones gravitacionals, microscòpia de súper-resolució, fotolitografia (impressió de materials amb llum), variacions del camp gravitatori terrestre (útil per conèixer l'estat de dipòsits de petroli o aqüífers).

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? 

Un debat obert a la física quàntica és la seva interpretació. La més habitual i antiga (1925-1927), és la de Copenhaguen (que fem servir a les Info Cards). Existeixen, però, altres interpretacions, com la interpretació dels universos múltiples (aprox. 1960), que suggereix que quan realitzem una mesura, tots els possibles resultats apareixen en universos paral·lels, dels quals nosaltres només n’observem un. Un dels problemes que tenen les interpretacions és que no està clar que siguin comprovables experimentalment.

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.