'Depositamos átomos sobre una red de luz para hacer un ordenador cuántico'

Futuro

Acostumbrado a pensar en el ámbito del universo cuántico, donde el sentido común no es aplicable, Ignacio Cirac (español, 36 años) puede, sin embargo, hablar de computación y comunicación cuántica sin que parezca algo extraño a la experiencia normal, recurriendo apenas a términos ineludibles como superposición de estados, entrelazamiento de átomos, coherencia o qubit (el bit cuántico). Cirac es uno de los físicos teóricos más prestigiosos en este área y su carrera ha dado un nuevo paso tras ser fichado por el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, en Alemania. Ha participado en el Congreso Tendencias en Nanotecnología (TNT 2002), en Santiago de Compostela.

Las reglas de la mecánica cuántica, conocidas desde hace ya un siglo y aplicables al dominio de lo muy pequeño -moléculas, átomos y partículas subatómicas-, se empiezan ahora a intentar dominar, de la mano de la tecnología. Para Cirac, la física cuántica es más poderosa que la clásica pero es también más difícil de tratar y sólo cuando se logre dominar se podrá pensar en la sustitución de la segunda por la primera en áreas como la computación.

'No hay suficientes partículas en el universo para hacer algunos cálculos'

'Ya existen sistemas de comunicación cuántica para mensajes secretos'

Pregunta. ¿Por qué ha dejado la Universidad de Innsbruck, donde estaba desde 1995 como catedrático y trabajaba con su antiguo supervisor Peter Zöller?

Respuesta. Me ofrecieron una plaza de director en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, y es una de las más prestigiosas en mi campo; no podía decir que no. Lleva adjunta muchas facilidades, para investigar, para viajar, así que me cambié, aunque yo en Innsbruck estaba muy bien.

P. ¿En qué campos está trabajando ahora con su nuevo equipo?

R. Somos una docena de personas y trabajamos en tres temas, aplicados o teóricos. Uno es la información cuántica: utilizar las leyes de la mecánica cuántica, que creemos que retratan muy bien la naturaleza, para hacer ordenadores más eficientes y comunicaciones más eficientes. Otro es el estudio de gases a baja temperatura, como el condensado de Bose Einstein, tema el año pasado del premio Nobel. Y el tercer tema es más teórico: elaborar teorías matemáticas relacionadas con la información cuántica que serán necesarias cuando estemos ya utilizando estos sistemas.

P. ¿Se considera un teórico?

R. Sí, soy un teórico pero casi siempre hago cosas que tienen interés experimental.

P. En el congreso se ha llegado a decir que se debería pasar directamente a desarrollar la computación cuántica, tan diferente de la clásica -la de los ceros y unos-, sin intentar en paralelo mejorar la clásica con la nanotecnología.

R. Me parece una exageración. Cuando podamos construir ordenadores cuánticos suficientemente grandes podrán hacer mucho más que los ordenadores actuales, más rápida y más eficientemente. Lo que pasa es que no sabemos si vamos a tardar cinco años o 10 o 20 o 50. Invertir en una sola tecnología no tiene sentido. Hay que seguir desarrollando las otras tecnologías hasta su límite. Todo es importante y no se puede pedir que todos tengamos un ordenador cuántico dentro de cinco años en nuestras casas. Pero en el futuro quizás sí podamos aprovechar esta nueva tecnología.

P. Pero en computación cuántica tampoco está clara la dirección. Parece haber muchas tecnologías distintas, como la polarización de fotones, el espín de los electrones...

R. Existen distintas tecnologías, distintas formas en las cuales se podría almacenar y procesar la información. Hay varios sistemas físicos que parecen posibles y los más avanzados son los atómicos. Un ordenador cuántico se basaría en átomos o moléculas, pero manejar muchos átomos es muy difícil. Para hacer estos ordenadores más grandes posiblemente se recurriría a los circuitos electrónicos avanzados, los que saldrán de los avances en nanotecnología. Ya hay un prototipo de circuito electrónico cuántico, pero es un campo abierto, no se sabe qué tecnología va a ser la mejor.

P. ¿Y en comunicación cuántica?

R. Normalmente se utiliza la luz, donde la información la transmiten los fotones [los cuantos de luz] y eso ya está funcionando, en fibras ópticas normales. Se ha demostrado que es posible la transmisión de los estados cuánticos de los fotones y aprovechar las propiedades de la mecánica cuántica hasta 67 kilómetros de distancia. Pero, por ahora, sólo se aprovecha en criptografía, para enviar mensajes secretos en distancias todavía cortas. Son sistemas que han avanzado mucho en 10 años, aunque son muy caros todavía, en los cuales es imposible que alguien intente acceder a la información sin que el que la recibe lo sepa.

P. ¿Qué proyecto podría destacar de los que lleva?

R. Estamos trabajando en un ordenador cuántico óptico, en el que la idea es crear con láseres en el espacio una estructura cruzada de luz de forma que cuando se introduzcan átomos se queden allí en posiciones determinadas y una vez que están así sustentados se puede mover la luz un poco y hacer computaciones cuánticas. Éste no sería el llamado ordenador cuántico universal que podría hacer todo tipo de computaciones. Sería para hacer simulaciones de procesos cuánticos, cosas que ningún ordenador actual ni futuro podría hacer porque la forma de procesar es distinta. Por ejemplo, predecir el tiempo meteorológico o modelar un circuito electrónico lo podría hacer un ordenador cuántico en segundos, mientras que los cálculos normales en algunos casos son imposibles de resolver porque no hay suficientes partículas en el universo para almacenar los datos que se necesitan.

P. ¿Qué aspecto tendría este ordenador?

R. Bueno, trabajamos con prototipos, claro. Ahora, son habitaciones oscuras en las cuales hay una mesa óptica,que no tiene vibraciones, y en ella hay láseres que emiten luz a través de muchas lentes y sus rayos se focalizan en una cámara de vacío dentro de la cual se forma la red óptica. Se van depositando lentamente átomos sobre esta red y, encendiendo y apagando láseres, controlados por ordenador, se pueden hacer las operaciones cuánticas.

P. El condensado de Bose Einstein es un nuevo estado de la materia, ¿qué posibilidades presenta?

R. Las posibilidades científicas son grandes, es un tema muy interesante, que además se ha ramificado. En cuanto a aplicaciones, hay posibilidades pero no sabemos cómo van a ser de competitivas. Se pueden utilizar los condensados para hacer medidas de alta precisión, de distancia o de tiempo. Se puede mejorar la precisión del GPS [Sistema de Posicionamiento Global], por ejemplo, de forma que los coches podrían circular solos, o se podría conseguir litografía atómica, pero todavía no lo sabemos.

P. ¿Cuál es su relación con la ciencia española?

R. Hay españoles en mi grupo y vengo a congresos. Volver a España está, sin embargo, muy difícil, porque en mi área se necesitan instalaciones como las que tengo en Alemania, de las que hay muy pocas en el mundo.