La era cuántica: la promesa de una nueva revolución tecnológica

La tecnología cuántica está mucho más presente en nuestras vidas de lo que pensamos. Todos los ordenadores se basan en física cuántica de semiconductores. Los láseres llevan la información de nuestras comunicaciones a través de fibras ópticas. El GPS hace uso de relojes atómicos. Vivimos en un mundo dominado por tecnologías cuánticas y no somos conscientes de ello.

Pese a su juventud, Alba Cervera es una de las grandes promesas internacionales en estas tecnologías que ya están revolucionando nuestra forma de entender y relacionarnos con la materia. “Todo el Universo es cuántico. Si queremos entender bien cuanto nos rodea, si queremos aprovechar bien las posibilidades que nos ofrece la Naturaleza, tenemos que verlo desde el prisma cuántico”.

“Esta tecnología emplea las propiedades de la materia para desarrollar desde sensores ultra precisos a comunicaciones más seguras”, nos cuenta esta investigadora de la Universidad de Toronto.

En el mundo subatómico, el comportamiento de la materia tiene algo de mágico. Por ejemplo, una partícula puede estar en varias posiciones al mismo tiempo –superposición cuántica–, o dos partículas separadas pueden estar correlacionadas, de manera que si interaccionamos con una la otra también cambia instantáneamente –entrelazamiento cuántico-.

“La computación cuántica en lugar de emplear los bits clásicos en sus cálculos recurre a bits cuánticos, o qbits, que emplean estas propiedades para resolver problemas que están fuera del alcance de los ordenadores tradicionales, incluso de los superordenadores”, explica Cervera.

“Los transistores, la resonancia nuclear magnética, la fisión nuclear, las placas fotovoltaicas… Todo esto son inventos, desarrollos resultado del estudio de la física cuántica”. Surgen de un conocimiento más estrecho de las leyes que rigen la naturaleza para poder explotarlas y utilizarlas. “Si comprendemos y aprovechamos las propiedades cuánticas podremos descubrir y emplear nuevas propiedades de los materiales y conseguir nuevos desarrollos y aplicaciones”.

“La física cuántica forma parte de nuestras vidas desde hace más de 100 años”. Poco a poco, durante el siglo XX y el XXI, los investigadores han conseguido comprender mucho más de esas leyes cuánticas y ahora comienza la ‘segunda revolución cuántica’: es la hora de explotar ese conocimiento.

La infancia de las tecnologías cuánticas

La computación cuántica anuncia una revolución en el modo en el que procesamos la información. “Podremos desarrollar desde sensores superprecisos hasta cálculos que ahora no están a nuestro alcance ni siquiera con el supercomputador más potente del mundo”. Se abren, por tanto, nuevas posibilidades para miles de aplicaciones en campos como la salud y la ciencia, producción de fármacos, mejoras en las comunicaciones o la industria.

Además, apunta Cervera, la computación cuántica es mucho más eficiente energéticamente hablando. “Los mismos problemas se pueden plantear desde un punto de vista clásico con los ordenadores tradicionales, o desde un punto de vista cuántico con los futuros ordenadores cuánticos".

"Mientras que los clásicos necesitan más operaciones o muchísimo más tiempo de cálculo (mientras consumen energía); los ordenadores cuánticos, gracias a propiedades como la superposición, el entrelazamiento o la interferencia, son capaces de hacer mejores cálculos, en un tiempo más limitado y, por lo tanto, con mucho menor consumo energético”, detalla.

Aunque el futuro es alentador, la investigadora española señala que aún queda mucho camino por recorrer, tanto en el ámbito teórico como en el experimental. “Es un campo en expansión donde se necesita implicar a personas con diferentes backgrounds y disciplinas. Los físicos sabemos que podemos explotar estar tecnología, pero nos falta saber qué problemas hay que resolver con ella”.

Las mejores propiedades de los elementos más pequeños, ‘la magia de la cuántica’, permitirá ampliar la capacidad de la inteligencia artificial, reforzar la ciberseguridad, avanzar en la medicina de precisión, conseguir nuevos materiales con propiedades desconocidas hasta ahora, optimizar procesos de producción o mejorar la gestión de riesgos en el sistema financiero. Queda mucho por investigar y descubrir.