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.

Trabajo en una empresa que diseña y construye láseres. Fabricamos desde láseres pequeños, como los punteros que se pueden comprar en la tienda del barrio, hasta láseres industriales que pueden cortar con precisión todo tipo de materiales o incluso soldar metales. También fabricamos láseres que se usan en los quirófanos para realizar operaciones quirúrgicas de precisión.

Una única tecnología que deriva de las interacciones cuánticas entre la luz y la materia da lugar a multitud de aplicaciones diferentes.

No podríamos entender la medicina moderna sin la física cuántica. En el hospital donde trabajo como médico, empleamos a menudo la resonancia magnética para detectar tumores y otros tipos de patologías. Si entendemos los procesos básicos de esta tecnología es, precisamente, gracias a la física cuántica. Además, los láseres —otra tecnología cuántica— se han convertido en herramientas imprescindibles para la cirugía de extrema precisión. ¡Y estos son solo dos ejemplos de cómo la física cuántica puede ayudar a la medicina!

Cada día compartimos muchísima información privada (datos personales, financieros o sanitarios) que podría ser interceptada: los protocolos criptográficos que actualmente protegen esos datos no funcionarían con ordenadores más potentes que los actuales.

Una solución podría provenir de la física cuántica, que permite diseñar protocolos criptográficos que resistirían a los ataques de cualquier ordenador (presente o futuro). Aún hay que superar muchos retos tecnológicos para llegar a integrar sistemas de criptografía cuántica en la red de telecomunicaciones actual. Resolverlos es el objetivo de CiViQ, un proyecto europeo de la Quantum Flagship coordinado por el ICFO y en el que participan otros centros de investigación, universidades y grandes y pequeñas empresas; entre ellas, Quside y LuxQuanta, spin-offs del ICFO fundadas en los últimos años.

Foto: Uno de los laboratorios del ICFO donde se desarrollan las tecnologías para la criptografía cuántica

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

Imagínate que tenemos una pequeña pelota en un cuenco. Aunque empujemos la pelota, esta no podrá salirse del cuenco si no tiene suficiente energía: llegará a una cierta altura y volverá atrás.

A escala cuántica, las partículas pueden superar ciertas barreras, aunque no tengan energía suficiente. Es como si un túnel les permitiera ir al otro lado de la barrera sin gastar energía (efecto túnel).

Aplicaciones: microscopía electrónica (se acerca una punta metálica muy fina a una superficie y “arranca” electrones por efecto túnel).

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.

Algunas predicciones de las teorías científicas pueden requerir años de investigación y pruebas antes de ser confirmadas. Por ejemplo, pasaron más de cuarenta años entre la formulación teórica del láser y su fabricación, o entre la predicción de la existencia del bosón de Higgs y su detección.

¿Y si hubieran perdido la esperanza años atrás y no lo hubieran encontrado? ¿Hasta qué límite es sensato invertir dinero y esfuerzo en confirmar una teoría cuando hay tantos retos sociales que requieren inversiones inmediatas?

Es importante que la gente esté informada sobre los avances científicos para poder expresar opiniones críticas sobre las noticias que nos llegan desde los medios de comunicación, la publicidad, las redes sociales, etc., y evitar caer en estafas o malentendidos. Sin embargo, a veces la información viene precisamente de sectores pseudocientíficos de dudosa fiabilidad.

¿Cómo debemos gestionar este flujo de información, a menudo dudosa?

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.