La tecnología cuántica se impone este año para el Premio Nobel de Física ¿De qué trata esta área?

Este martes se dieron a conocer los nombres de los tres ganadores que compartirán el Premio Nobel de Física 2022, se trata de Alain Aspect , John F. Clauser y Anton Zeilinger “por sus experimentos con fotones entrelazados, estableciendo la violación de las desigualdades de Bell y siendo pioneros en la ciencia de la información cuántica”.

Esto en palabras más sencillas quiere decir que sus resultados han despejado el camino para nuevas tecnologías basadas en información cuántica, de acuerdo con la Real Academia de las Ciencias de Suecia, institución encargada de dar el anuncio, ellos han demostrado el potencial para investigar y controlar partículas que se encuentran en estados entrelazados. “Lo que le sucede a una partícula en un par entrelazado determina lo que le sucede a la otra, incluso si en realidad están demasiado separadas para afectarse entre sí”.

A propósito de este galardón, El Economista platicó con el doctor Daniel Sahagún Sánchez, investigador del Departamento de Física Cuántica y Fotónica y responsable del Laboratorio de Átomos Fríos y Óptica Cuántica, en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Sahagún Sánchez asegura que este premio es muy emocionante porque John F. Clauser es teórico y participó en la primera publicación de las desigualdades de Bell aplicadas a un sistema medible, que es cuando se comprobó que existía el entrelazamiento cuántico, después Alain Aspect hizo un mejor experimento y se hizo famoso, “tanto que durante años los que estamos en el área y lo conocemos personalmente nos preguntábamos por qué no se lo habían dado. Esa respuesta era porque se lo iban a dar después (ríe el investigador)”.

El también físico atómico, comparte que conoce el trabajo de los galardonados porque desde el laboratorio que él coordina se hacen experimentos que tiene que ver con el trabajo de los tres, sobre todo con los de Clauser y Aspect, porque usan átomos, mientras que Anton Zeilinger usa cristales, es decir, usan distinto material para generar fotones gemelos.

Comparte como anécdota que él hizo su doctorado en Inglaterra y su supervisor, Edward Hinds, era amigo de Alain Aspect, por ello tuvo contacto con su grupo, pues además estaban haciendo experimentos parecidos, “nos ayudábamos un poco, teníamos pequeños congresos, por eso me siento parte de esta comunidad y cada vez que a alguien que pertenece a ella gana un Nobel me siento contento”. Dijo que aunque es un logro de ellos, definitivamente es emocionante que el área tenga su reconocimiento, ahora porque hoy está explotando la tecnología cuántica.

Hoy en el país, Sahagún Sánchez es el único que trabaja esta área con átomos, incluso en Latinoamérica solo hay otro grupo, en Brasil; de hecho el investigador se inspiró en el laboratorio de sus colegas en aquel país para montar el de aquí. Otros cuatro laboratorios en México también realizan trabajos, pero con cristales.

La información cuántica

Para la mayoría de las personas el término información cuántica nos rebasa, por ello el investigador nos da algunas pistas para entender lo que hoy se está premiando.

Sahagún Sánchez trabaja la óptica cuántica, que es la aplicación de la mecánica cuántica a la luz. “Cualquier estudio de luz con propiedades cuánticas, esencialmente el ingrediente adicional es el entrelazamiento cuántico”.

Explica que esto es un verdadero problema y de hecho, lo que los tiene muy ocupados “justo trabajamos en el control de los estados cuánticos, es algo difícil y a nosotros también nos cuesta trabajo entenderlo, sobre todo porque solo lo podemos crear en situaciones muy particulares y tienen que ser muy controladas”.

Los dos métodos para generar fotones entrelazados son con láseres (haciendo una excitación especial en un cristal o gas atómico, que son materiales no lineales). Al decaer las excitaciones, ocupando el mismo volumen, nacen los fotones entrelazados; se llaman así porque ocupan el mismo estado cuántico y matemáticamente no es posible separarlo.

Explica que eso a la comunidad le causó mucha inquietud, de hecho Albert Einstein estaba enojado con las implicaciones de la mecánica cuántica, él decía que algo había mal porque la realidad no podía ser probabilística, “hoy los experimentos prueban que al menos una vez, Einstein se equivocó”.

“Lo que predice la mecánica cuántica es que, para una sola pregunta, hay varias respuestas y no hay una correcta y otra incorrecta. Lo que  sucede es que si haces muchas veces el mismo experimento no dará la misma respuesta todas las veces, pero en promedio siempre será la misma respuesta, esta es la mecánica cuántica”.

Un nuevo tipo de tecnología cuántica

El especialista explica que esta es la segunda vez que la tecnología cuántica revoluciona al mercado. La primera vez fue con el GPS. El GPS funciona gracias a que los satélites y los nodos aquí en la tierra tienen relojes atómicos, que miden con mucha precisión el tiempo y logran sincronizar las transacciones para saber si son reales porque debe haber cierta diferencia de tiempo máxima entre emisión y recepción.

La otra más visible para las personas es la localización, el GPS tiene que medir el tiempo y la distancia, triangular con un modelo matemático relativamente sencillo para generar tus coordenadas.

La segunda revolución está basada en entrelazamiento, tema que hoy se premia en el Nobel y está ocurriendo.

El ejemplo más tangible en el mercado es la criptografía cuántica, hoy hay muchas compañías y startups que trabajan en ello, compañías como Google o Amazon lo tienen claro. “Amazon acaba de parar un edificio enfrente de Caltech dedicado a tecnologías cuánticas y acaba de hacer un convenio con Harvard”.

“Aquí se usa el elemento de entrelazamiento para hacerla más segura pues casi toda la información puede ir en un fotón, es decir, en una partícula de luz y si alguien la quiere interceptar la destruye. Esto es prácticamente imposible de violar, de acuerdo con la física”.

Actualmente, Sahagún Sánchez trabaja en desarrollar el hardware del internet cuántico, él explica que en ciertas formas es sofisticado, pero en otras no tanto, es decir, que puede utilizar la misma infraestructura de fibra óptica que existe ahora, porque la luz es la luz, pero en lugar de mandar luz láser, se manda luz entrelazada. “Hoy los repetidores son un problema y es donde estoy haciendo experimentos, mi intención es contribuir en esta área".

¿A qué se refiere la comunicación o información cuánticas?

Es posible controlar partículas en entrelazamiento cuántico, un estado en el que lo que le ocurre a una partícula determina lo que le pasa a otra, pese a estar incluso a kilómetros de distancia.

nelly.toche@eleconomista.mx