Soy director de una empresa de telecomunicaciones con presencia en todo el mundo.

Hace poco, en el Mobile World Congress, conocí a varias personas que investigaban en diferentes instituciones europeas. Me explicaron que el comportamiento de los átomos y los fotones podría revolucionar el campo de las comunicaciones y mejorar, por ejemplo, la seguridad de nuestros datos.

Al volver, les pedí a los ingenieros de nuestra compañía que se pusieran a estudiar cómo la física cuántica podría beneficiar a nuestro negocio.

Me encanta ir de excursión a la montaña, y los sistemas de navegación por satélite, como el GPS o Galileo, me ayudan a no perderme.

Es increíble poder marcar mi posición en el mapa con una precisión de solo unos pocos metros: esto sería imposible si los satélites de los sistemas de navegación no llevaran unos relojes atómicos. La naturaleza cuántica de los átomos garantiza la extrema precisión de estos relojes, que se traduce en una localización con un margen de error mínimo.

Como vivo en un pequeño pueblo de montaña donde casi no hay tiendas, me he acostumbrado a comprar todo lo que necesito por Internet. Sin embargo, hay mucha gente en el pueblo, incluida mi abuela, que prefiere pasarse una hora en coche para bajar a la ciudad que poner sus datos en Internet, porque tiene miedo de los ataques de los hackers.

Es un riesgo importante, pero yo estoy tranquila porque leí que también hay mucha gente que se dedica a estudiar nuevas maneras de mejorar la seguridad de nuestras comunicaciones, ¡y parece que las técnicas más prometedoras tienen que ver con las extrañas propiedades de la física cuántica!

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.

La física cuántica describe el mundo a escala atómica y molecular. En los últimos años, la comunidad científica ha aprendido a aprovechar los fenómenos que aparecen a escala microscópica para crear nuevas tecnologías.

Se espera que las tecnologías cuánticas mejoren la manera de estudiar algunos sistemas físicos, la seguridad de nuestras comunicaciones, la rapidez de cálculo de los ordenadores y la sensibilidad de los sensores.

El ICFO, con más de la mitad de sus grupos trabajando en estos campos, suma sus esfuerzos a los de otros centros de investigación y empresas, participando activamente en redes locales (QuantumCAT) e internacionales (European Quantum Flagship) que tienen como objetivo acelerar la llegada de estas tecnologías a la sociedad.

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.

Muchos de los principios de la física cuántica desafían el sentido común (por ejemplo, las partículas deben tener propiedades bien definidas) u otras teorías físicas (no es posible realizar una acción a distancia instantáneamente). Por esta razón, los físicos se preguntaban si la teoría cuántica estaba incompleta.

John Bell puso fin a este debate filosófico diseñando un experimento que permitiría excluir posibles explicaciones alternativas a la física cuántica que no desafiaban la intuición.

A partir de los años ochenta, se llevaron a cabo numerosos tests de Bell que confirmaron la validez de la física cuántica.

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?

La investigación fundamental, por ejemplo, en ciertos campos de la fotónica, precisa recursos económicos, y a menudo no tiene una aplicación directa en el ámbito comercial o industrial a corto plazo. Por otro lado, si no se invierte en investigación fundamental, es difícil llegar al nivel de desarrollo necesario para generar riqueza económica en ámbitos tecnológicos, ya que esto requiere un conocimiento profundo de sus fundamentos. ¿Cómo podemos solucionar este “círculo vicioso”?

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.