Trabajo en un grupo de investigación sobre información cuántica en el ICFO, un centro de investigación ubicado en Castelldefels, cerca de Barcelona, pero tenemos muchos colaboradores en todo el mundo.

Además de impulsar la investigación científica y tecnológica, creo que es importante informar a la población sobre cómo pueden influir en sus vidas los últimos avances científicos.

En el año 2016 coordinamos un proyecto internacional para realizar un experimento de física cuántica con la colaboración de la ciudadanía. ¡Participaron más de 100.000 personas en el Big Bell Test!

En uno de mis canales favoritos de YouTube, una chica que es ingeniera va explicando cómo funcionan diferentes objetos de la vida cotidiana.

Justo ayer explicó que dentro de nuestros móviles hay un montón de transistores y otros elementos hechos con semiconductores, que son los elementos básicos de la electrónica digital. Todo esto no se podría hacer sin entender las propiedades cuánticas de los materiales semiconductores, que son la base de estos elementos.

¡No sabía que tenía tecnología cuántica en el bolsillo! Yeah!

Soy profesora de física en un instituto de secundaria. Me preocupa la falta de conocimiento de la gente sobre la actualidad científica. Refugiándose en nombres técnicos y aprovechándose de la desinformación y la falta de espíritu crítico, cada vez hay más estafas pseudocientíficas que no hacen más que sacar dinero a la gente. ¡No, no existe ningún médico cuántico! La ciencia no es magia.

Procuro que mis alumnos entiendan los conceptos científicos y sepan hacer un análisis crítico y aplicable a la realidad cotidiana.

En algunos experimentos, el resultado no nos permite distinguir cuál trayectoria ha escogido la partícula: ¡es como si estuviera viajando por los dos caminos a la vez! Lo que podemos observar es el efecto de la interferencia de ambos caminos.

Si bloqueamos un camino, ya no observamos la interferencia, aunque la partícula haya pasado por el camino abierto. Es como si supiera qué pasa por el otro camino sin pasar por allí.

Aplicaciones: detectar u observar objetos sin interactuar con ellos.

Están surgiendo nuevas tecnologías cuánticas que prometen revolucionar el mundo de la información y la comunicación. Para aprovechar al máximo este potencial, la Unión Europea está planeando construir una infraestructura para las comunicaciones cuánticas, que permitiría conectar dispositivos cuánticos y llegar a formar una Internet cuántica. Esta infraestructura aprovechará la red de fibra óptica actual para establecer conexiones de corta y media distancia, y la combinará con satélites para cubrir las distancias más largas. De este modo, gracias a la física cuántica, se protegerán los datos más sensibles, como los personales, financieros y gubernamentales, así como la red eléctrica, el control aéreo o el sistema sanitario.

Foto: Nubes de átomos fríos en uno de los laboratorios del ICFO

Para enviar un mensaje cifrado, es necesario disponer de una clave para cifrar y descifrar el mensaje. El reto para el receptor y el remitente es compartir la clave sin que sea interceptada.

Gracias a la superposición y al efecto de la medición sobre los sistemas cuánticos, podemos compartir claves de manera segura y a distancia.

Los sistemas cuánticos de distribución de claves pueden incluso detectar la presencia eventual de espías.

Hay varias empresas (entre las que se encuentran LuxQuanta y Quside, empresas spin-off del ICFO) que ya ofrecen servicios comerciales criptográficos basados en física cuántica.

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.

Normalmente, medir no cambia las propiedades de los objetos, pero a nivel cuántico, una medición puede cambiar las propiedades de lo que se mide. De hecho, si una partícula está en una superposición de dos estados, la medida provoca el colapso de la superposición y como resultado observamos un solo estado bien definido.

Si no podemos evitar el efecto de nuestra presencia como observadores sobre el sistema, ¿cómo podemos conocer realmente algo con seguridad?

Diversas aplicaciones y técnicas cuyo uso e influencia están muy extendidos en la actualidad se desarrollaron en una etapa secundaria, al tratar de alcanzar el objetivo principal de la investigación. Por ejemplo, Internet nació en un centro internacional de investigación en física de partículas como el CERN, y los sistemas de posicionamiento por satélite (GPS, Galileo) deben su precisión a la teoría de la relatividad general.

A veces, campos de investigación que en principio no tienen aplicaciones obvias generan tecnologías útiles como efectos colaterales. ¿Deberíamos invertir en investigación fundamental por los posibles beneficios que nos supondrían eventuales aplicaciones colaterales? ¿O el avance del conocimiento es motivo suficiente para asignarle recursos?

Sus aplicaciones en todos los campos de la actividad humana cambiarán radicalmente nuestras vidas, como ya lo hicieron en su momento la electricidad y la electrónica. Debemos invertir tanto como podamos en su desarrollo, para hacerlas comercialmente viables lo antes posible. 

No hay que dejarse engañar por promesas ilusorias. Hemos llegado muy lejos con las tecnologías clásicas y todavía nos queda mucho camino por recorrer: mantenemos la inversión actual en tecnologías cuánticas. Dejemos que los científicos hagan su trabajo y que sigan investigando, concentrándonos en mantener y mejorar las tecnologías que ya tenemos. 

La investigación en física cuántica y sus aplicaciones es positiva, pero ahora mismo tenemos otros problemas mucho más importantes y urgentes, como el hambre, la pobreza, las guerras y el terrorismo. Mantengamos la investigación, pero invirtamos nuestro dinero para buscar soluciones a los grandes problemas que tiene nuestra sociedad actualmente.  

Las tecnologías cuánticas son muy prometedoras, pero para hacerlas efectivas es necesario tener un conocimiento sólido de sus bases. Hay que invertir en investigación fundamental: una mejor comprensión de los fundamentos de la física cuántica llevará de forma natural al desarrollo de sus aplicaciones.