Empecé a llevar gafas de muy pequeño y siempre quería ser como mis amigos que podían hacer deporte e ir a la piscina sin tener problemas de vista. Hace dos años pude operarme los ojos para reducir mi miopía y ¡por fin puedo ver el mundo directamente y no a través del cristal de las gafas! Y todo gracias a los fotones de un láser ultrapreciso que permitió al cirujano hacer incisiones en mis ojos con mínimo riesgo.

Me entreno para correr la Maratón de Barcelona. Para mejorar la manera de entrenar, me he comprado una pulsera para monitorizar las pulsaciones de mi corazón en cada momento.

El otro día, dando la vuelta a la pulsera, me he dado cuenta de que había una lucecita verde en la parte que toca la muñeca: como no podía ser decoración, he investigado un poco en internet y he descubierto que el dispositivo wearable obtiene la información de mi pulso midiendo los fotones verdes que interaccionan con mi piel.

Este año he empezado a estudiar el máster en Fotónica en Barcelona. En una de las asignaturas, he descubierto que la fotónica tiene mucho que ver con mi otra pasión: los drones. Si llenamos estos pequeños aviones con sensores fotónicos, podemos obtener información valiosa sobre lugares difíciles de alcanzar. Esto hace que los drones no sean sólo juguetes divertidos, sino instrumentos importantes para estudiar el medio ambiente, buscar yacimientos de petróleo, gas o minerales, monitorizar zonas de desastres naturales o controlar los cultivos.

Cada día compartimos muchísima información privada (datos personales, financieros o sanitarios) que podría ser interceptada: los protocolos criptográficos que actualmente las protegen no funcionarían con ordenadores más potentes que los actuales.
Una solución podría llegar de la física cuántica, que permite diseñar protocolos criptográficos que resistirían los ataques de cualquier ordenador (presente o futuro).

Hay todavía muchos retos tecnológicos para poder llegar a integrar sistemas de criptografía cuántica en la red de telecomunicaciones: resolverlos es el objetivo de CiViQ, un proyecto europeo de la Quantum Flagship que ICFO coordina y en el que participan otros centros de investigación, universidades y grandes y pequeñas empresas, entre las cuales, Quside, spin-off del ICFO fundada en 2017.

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

Estamos acostumbrados a ir a la playa sin preocuparnos de enfermedades porque hay entidades como la Agencia Catalana del Agua (ACA) que controlan el agua de las playas, garantizando la salud de los bañistas. Gracias a la fotónica, pronto será posible el análisis in situ en pocas horas, reduciendo sensiblemente los tiempos de espera para detectar la presencia de microorganismos nocivos.

Por este motivo, la ACA ha acordado con el ICFO desarrollar esta tecnología para hacer el seguimiento del estado de las playas catalanas. Esta misma tecnología podría aplicarse también en el campo de la seguridad alimentaria y otros sectores industriales.

Para captar imágenes de algunas cosas muy rápidas (como por ejemplo una bala atravesando una manzana) es necesario iluminarlas con un pulso de luz tan rápido como la escena que queremos capturar. Así, para poder observar el comportamiento de los electrones en algunas reacciones químicas, es necesario enviar pulsos de luz extremadamente rápidos.
Tan rápidos que se debería dividir un segundo por el número de segundos transcurridos desde el inicio del universo para obtener su duración (algunos attosegundos).
En uno de los laboratorios del ICFO, trabajan en la generación de estos pulsos para estudiar fenómenos que puedan ayudar a mejorar la síntesis de productos químicos o el rendimiento de carburantes o de ordenadores.

  (Foto: Uno de los láseres de ICFO que permite generar pulsos ultrarrápidos.)

Estamos acostumbrados a que las plataformas de películas o música nos sugieran propuestas interesantes sobre qué ver o escuchar. Esto es posible porque los algoritmos pueden aprender, si les damos una serie de ejemplos iniciales: es una rama de la inteligencia artificial que se llama machine learning.

A parte de mejorar los servicios tecnológicos, el machine learning es muy útil también para las personas que buscan soluciones a problemas científicos complejos. En ICFO utilizamos inteligencia artificial para encontrar nuevas estrategias para resolver problemas complejos de física cuántica, prever el movimiento de partículas individuales (muy importante para la biología) o aumentar la rapidez de cálculo (optimización) para algunos algoritmos complejos que aplican a problemas significativos para el día a día.

Tener un conocimiento básico sobre diferentes campos científicos y entender cómo se crea el conocimiento científico es importante para toda la ciudadanía. La pandemia de COVID-19 es un ejemplo: es más fácil comprender y aplicar correctamente las recomendaciones de salud pública (y contribuir a frenar la difusión del virus) si entendemos las razones científicas que hay detrás y cómo se ha llegado a estas conclusiones.

Aunque se enseñe ciencia durante la educación obligatoria, es evidente que no es suficiente para que la sociedad valore la ciencia y sus resultados: ¿cómo podríamos cambiar eso?

No es fácil prever cuando una tecnología concreta estará disponible para la sociedad: por ejemplo, hace años que la fusión nuclear parece cerca de resolver el problema de la producción de energía, pero siempre aparecen problemas técnicos imprevistos que alejan su realización. Por otra parte, algunas tecnologías ahora muy difusas, como por ejemplo los láseres, deben su origen a la curiosidad sobre algunas preguntas fundamentales, como la interacción entre fotones y materia, sin una aplicación concreta en mente.

¿Cómo podemos escoger los campos de investigación que nos reportarán más beneficios?

La pandemia que surgió en 2020 nos enseñó que la salud pública es un sector muy importante que afecta a muchos más aspectos de la sociedad. Un minúsculo virus puede afectar la vida de millones de personas en todos sus aspectos, no sólo la salud, pero también la economía, estructura industrial, mercado laboral ...

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan mejorar y cuidar la salud de las personas.

Vivimos en la era de la información. Cada día más empresas e instituciones recogen y analizan grandes cantidades de datos para mejorar procesos industriales y servicios para la población. Además, las tecnologías digitales son fundamentales para comunicarnos entre nosotros, sea para trabajar o divertirnos. Si fallan los sistemas de información, fallan también las estructuras estratégicas como son las redes energéticas, control del tráfico, hospitales, gobiernos, ... Así, velar por la seguridad de los datos y para que las podamos transmitir masiva y rápidamente es de fundamental importancia para una sociedad digitalizada como la nuestra.

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan mejorar la recogida, análisis, transmisión y seguridad de datos.

Estamos en el medio de una emergencia climática: para poderla resolver se necesitan nuevas políticas ambientales y el compromiso de la sociedad entera. La ciencia y la tecnología pueden contribuir a acelerar el cambio de paradigma que se necesita para salvar el planeta con descubrimientos y tecnologías innovadoras. Si no hacemos nada ahora, la Tierra será inhabitable e insostenible, pero todavía estamos a tiempo.

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan ayudarnos a cuidar de nuestro planeta.

La fotónica está en todas partes y tiene un impacto positivo en muchos aspectos diferentes de nuestra vida. A veces, una misma tecnología (como por ejemplo el láser) puede mejorar la salud, la información y el cuidado del medio ambiente a la vez. Hay muchos problemas globales y es complicado establecer una prioridad, sobre todo porque están interconectados.

Por eso es importante no concentrar nuestros esfuerzos en un único campo de aplicación: es mejor diversificar nuestros esfuerzos para tener más posibilidades de éxito.