Estoy muy emocionado: acabo de ganar una beca para participar en el Master in Quantum Science and Technologies, en Barcelona.

Además de aprender más sobre el fascinante mundo de la física cuántica, pondré los cimientos de mi carrera profesional, en un campo en plena expansión que promete modelar las tecnologías del futuro.

Además, la beca me permitirá conocer otro país y entrar en contacto con una cultura diferente.

Soy farmacéutico y, en mi trabajo, la precisión de mi balanza es fundamental para preparar fórmulas magistrales. Por esta razón, la recalibran cada año. La última vez que encargué una recalibración, me explicaron que en el 2019 había cambiado la definición de kilogramo en el Sistema Internacional de Unidades. Ahora, la definición de esta unidad de peso que se utiliza en todo el mundo se basa en una constante universal, la constante de Planck, que juega un papel fundamental en la física cuántica.

Hay mucha gente preocupada por saber qué interpretación de la física cuántica es la correcta y describe verdaderamente el mundo en que vivimos. Yo creo que es una cuestión irrelevante, ya que el éxito de la física cuántica radica en la predicción de numerosos fenómenos que se han comprobado experimentalmente.

En el fondo, ¡eso es lo único que nos resulta útil y que nos permite seguir avanzando!

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).

Muchas de las tecnologías que se usan habitualmente hoy en día se basan en fenómenos que encuentran su explicación en la física cuántica.

Ejemplos: los láseres, los transistores en los que se basa la electrónica, los sistemas de imagen por resonancia magnética (IRM), las células fotovoltaicas, los LED, el GPS...

Todas estas tecnologías, imprescindibles para la vida moderna, forman lo que se conoce como la primera revolución cuántica.

En el ICFO se encuentran algunos de los rincones más fríos del mundo, pero nadie puede entrar. En estos lugares la temperatura es más baja que en el espacio profundo: solo unas pequeñas fracciones de grado (cientos de nanokelvins) por encima del cero absoluto.

Tan solo unos pocos laboratorios del mundo pueden reproducir estas condiciones en pequeñas cámaras de vacío, donde pueden atrapar pequeñas cantidades de átomos (desde unos pocos millones hasta uno solo, dependiendo del experimento): para poder estudiar las interesantes propiedades cuánticas que aparecen en estas temperaturas tan bajas, es fundamental que los átomos estén lo más fríos (y, por tanto, lo más quietos) posible.

Foto: Uno de los laboratorios del ICFO donde enfrían átomos hasta casi alcanzar el cero absoluto

Los interferómetros son aparatos que utilizan las interferencias como herramienta para realizar mediciones muy precisas.

Las propiedades cuánticas nos permiten aumentar aún más la precisión y medir cosas demasiado pequeñas para la física clásica.

Aplicaciones: ondas gravitatorias, microscopía de superresolución, fotolitografía (impresión de materiales con luz), variaciones del campo gravitatorio terrestre (útiles para conocer el estado de yacimientos de petróleo o acuíferos).

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?

Un debate abierto en la física cuántica es su interpretación. La más habitual y antigua (1925-1927) es la de Copenhague (que utilizamos en las Info Cards). Sin embargo, existen otras interpretaciones como la de los universos múltiples (aprox. 1960), que sugiere que cuando realizamos una medición, todos los posibles resultados aparecen en universos paralelos, de los que nosotros solo observamos uno. Uno de los problemas que tienen las interpretaciones es que no está claro que se puedan comprobar mediante experimentos.

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.