Premio Nobel de Física de 2022 para los pioneros de la comunicación cuántica

La Real Academia de las Ciencias de Suecia ha concedido este martes el Premio Nobel de Física de 2022 al francés Alain Aspect, al estadounidense John Clauser y al austriaco Anton Zeilinger, por su trabajo pionero en la ciencia de la comunicación cuántica. El galardón incluye 10 millones de coronas suecas, unos 930.000 euros.

Los tres físicos han demostrado que 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. En 2012, el equipo de Zeilinger logró “teleportar un estado cuántico” entre dos fotones de luz entrelazados y separados por 143 kilómetros: uno estaba en la isla canaria de La Palma y otro, en Tenerife. Las herramientas desarrolladas por los tres galardonados han allanado el camino hacia nuevas tecnologías de comunicación cuántica y métodos seguros de encriptación de la información, según ha destacado la academia.

El concepto de entrelazamiento no es en absoluto intuitivo. Una vez que dos partículas elementales están entrelazadas, la medición de una propiedad física —como la polarización de un fotón o el momento intrínseco de rotación de un electrón— en una de ellas determinará lo observable en la otra, sin que existan señales físicas entre ellas. A través de una partícula, se puede transferir información a otra muy alejada. El físico alemán Albert Einstein definió este fenómeno como “una espeluznante acción a distancia”.

La academia sueca compara estas parejas entrelazadas con una máquina que lanza bolas de colores en direcciones opuestas. Si una persona recibe una pelota blanca, sabe inmediatamente que al otro lado ha llegado una pelota negra. China pulverizó en 2020 el récord de distancia de comunicación cuántica. Su satélite Micius, que orbita la Tierra a una altura de unos 500 kilómetros, transmitió una clave secreta escrita con fotones entrelazados a dos instalaciones terrestres separadas por más de mil kilómetros.

Los éxitos de los premiados se apoyan en el trabajo del físico norirlandés John Stewart Bell, fallecido en 1990. Bell postuló en 1964 teorías que sugerían que, si dos partículas interaccionaban a distancia, no era por variables locales ocultas. El estadounidense John Clauser, nacido en Pasadena (California) hace 79 años, confirmó experimentalmente las ideas de Bell en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (EE UU), aunque dejó lagunas en el conocimiento que fueron cubiertas en la Universidad París-Saclay por Alain Aspect, nacido en Agen (Francia) hace 74 años, y en la Universidad de Viena por Anton Zeilinger, nacido en Ried im Innkreis (Austria) hace 77 años.

El anuncio del Nobel de Física se ha producido en un acto en Estocolmo, en el que Zeilinger ha subrayado el trabajo colectivo en sus experimentos. “Este premio es un estímulo para los jóvenes: no habría sido posible sin los más de 100 jóvenes que han trabajado conmigo a lo largo de los años”, ha proclamado el físico austriaco.

El físico español Ignacio Cirac, director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Alemania, explica que los tres galardonados son “los pioneros que han dado lugar a la segunda revolución cuántica, que es el procesar y transmitir información utilizando las leyes de la física cuántica”. La primera revolución cuántica, hace un siglo, dio lugar a nuevas tecnologías como la electrónica, los láseres y los superconductores.

“La física cuántica tiene aspectos muy exóticos, que nos sorprenden a todos. Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger son los que hicieron los experimentos que demostraron que la naturaleza es realmente así de exótica. Verificaron que las predicciones más absurdas de la física cuántica son correctas”, señala Cirac, cuyo nombre también está en las quinielas para un Nobel de Física que premie a los pioneros de la computación cuántica. Cirac ganó en 2006 el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y tres años más tarde compartió con su colega austriaco Peter Zoller el Premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA, dotado con 400.000 euros.

El físico español Oriol Romero-Isart, de la Universidad de Innsbruck (Austria), aplaude el galardón. “Se valora cómo la ciencia fundamental, motivada por la curiosidad, genera aplicaciones a largo plazo”, celebra. Romero-Isart recuerda las discusiones filosóficas de Einstein y el físico danés Niels Bohr sobre el significado de la física cuántica, la rama de la física que investiga las leyes propias que rigen en la naturaleza a escalas diminutas. “La combinación de cuestiones filosóficas y generación de nuevas aplicaciones tecnológicas es una característica única de la física cuántica que este premio ejemplifica de una manera muy clara”, opina Romero-Isart.

Verificaron que las predicciones más absurdas de la física cuántica son correctas

Ignacio Cirac, físico

El investigador Juan José García Ripoll, del Instituto de Física Fundamental (CSIC), coincide con sus colegas. “Este Nobel es espectacular y muy merecido, se lleva esperando muchos años”, afirma. Ripoll subraya el papel pionero del norirlandés John Stewart Bell (1928–1990), cuyo trabajo teórico abrió el camino a Aspect, Clauser y Zeilinger. “Estos experimentos validaron lo que Bell proponía y han sentado las bases sobre las que se construyen muchas otras cosas, como la computación cuántica”, recuerda.

Un año más, el jurado del Nobel de Física solo ha premiado a hombres. Desde 1901, solo cuatro de los 221 científicos galardonados han sido mujeres. La polaca nacionalizada francesa Marie Curie fue la primera en 1903, por sus estudios sobre la radiactividad. La estadounidense de origen alemán Maria Goeppert-Mayer recibió el galardón en 1963, por sus investigaciones sobre la estructura interna del núcleo de los átomos. La canadiense Donna Strickland ganó en 2018 por desarrollar los pulsos de láser más intensos jamás creados por la humanidad. Y la estadounidense Andrea Ghez fue premiada en 2020 por descubrir un agujero negro en el centro de la Vía Láctea.

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