Año cuántico: de las aplicaciones incipientes al anuncio de logros que amenazan el crédito de esta tecnología si se frustran

El físico alemán Werner Heisenberg, (Wurzburgo, 1902; Múnich, 1976) se refugió hace un siglo en la pequeña isla de Helgoland (1.300 habitantes en la actualidad) huyendo de su alergia. Tenía solo 23 años cuando, en ese entorno frío y ventoso, formuló el principio de una de las teorías llamadas a revolucionar el conocimiento de la física y prometer un nuevo mundo. El centenario de este descubrimiento ha llevado a Naciones Unidas a proclamar este 2025 Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas, un evento con realidades y promesas que despierta a partes iguales escepticismo y entusiasmo. Sin esa ventana que abrió Heisenberg, hoy no serían posibles el móvil o los circuitos de los ordenadores o las pantallas planas. Sin los contraintuitivos principios cuánticos, la farmacología, la medicina o la metrología no estarían mirando un futuro prometedor. Pero a la anunciada revolución aún le queda camino y eso frustra expectativas porque, como sucede en el ámbito de la computación, es la herramienta esperada para abrir definitivamente todas las puertas.

“Es claramente una de las historias científicas más importantes y por eso está obsesionando a los medios y al mundo en general”, admite el británico de origen iraquí Jim Al-Kahalili, profesor de física teórica en la Universidad de Surrey, durante un encuentro organizado por Science Media Centre (SMC). Al-Kahalili lo compara con el advenimiento de la inteligencia artificial hace una década: “Va a cambiar el mundo, va a transformar todas nuestras vidas. Es mejor que hablemos de ello, es mejor que tengamos una buena idea de lo que es”.

Aunque la propiedad más popular es la ejemplificada con el gato de (Erwin) Schröedinger para ilustrar el concepto de superposición cuántica (el animal puede estar vivo y muerto a la vez hasta que se realiza una observación), la senda que inició Heisenberg es, según el físico de Surrey, “más importante que la teoría de la evolución”. “Realmente ha transformado el mundo”, insiste.

La mecánica cuántica explica por qué los elementos químicos están dispuestos de acuerdo con sus propiedades, cómo los electrones se organizan alrededor de los átomos, la estructura de la materia. “Dicta las propiedades de los átomos y, por lo tanto, la naturaleza de todo”, explica Al-Kahalili.

Sus principios están más que presentes en el mundo cotidiano. Los semiconductores, la base de cualquier circuito integrado de la electrónica moderna, fueron posibles al entender los principios cuánticos. La alergia de Heisenberg dio pie a los ordenadores y móviles presentes en la vida de cualquier persona.

Y la comprensión de la realidad a las escalas más pequeñas es el peldaño de un nuevo mundo. El entrelazamiento cuántico, la conexión de dos o más partículas que hace que sus estados sean inseparables a cualquier distancia, desconcertó al propio Albert Einstein, que lo rechazó y lo denominó “acción fantasmal”. Sin embargo, según explica el físico británico, “es la forma en que toda nuestra realidad se entrelaza y, con otras ideas en la mecánica cuántica, nos ayudará a desarrollar un conjunto completamente nuevo de tecnologías que van a cambiar el mundo”.

La mecánica cuántica nos ayudará a desarrollar un conjunto completamente nuevo de tecnologías que van a cambiar el mundo

Jim Al-Kahalili, profesor de física teórica en la Universidad de Surrey

Peter Knight, físico, profesor de óptica cuántica e investigador del Imperial College de Londres, añade en el mismo encuentro organizado por SMC que esa superposición de estados del entrelazamiento, pese a su vulnerabilidad, ya que cualquier interferencia (ruido) la rompe, “abre todo tipo de oportunidades”. “Es la base de lo que queremos hacer en computación, pero es mucho más”, explica.

En este sentido, se refiere al potencial de la mecánica cuántica en los ámbitos de la imagen o en la metrología o la ingeniería. “Nos permite cosas realmente importantes, como medir el campo magnético o el gravitacional o imágenes cerebrales”, resalta.

El físico de la Universidad de Murcia Javier Prior, especializado en biología, termodinámica y sensores cuánticos, ha desarrollado un sistema cuántico para la identificación de cualquier alteración al más mínimo nivel celular y en sus primeros pasos con diamantes nanométricos puros. Estos albergan partículas que reaccionan ante cualquier anomalía en el desarrollo de las mínimas unidades biológicas y permiten identificar la disfunción en la etapa inicial o en un microfluido del cuerpo. Es una microscópica baliza que lanza señales cuando detecta el primer signo fisicoquímico de una incipiente tormenta celular.

Pero si la teoría más popular es la del gato Schröedinger, la aplicación con más seguidores es la computación. Knight también es optimista en este campo. “Desde hace un par de años, ha habido un progreso extraordinario en lo que se llama corrección de errores”, afirma en relación con la aplicación de sistemas que solventan las deficiencias en la coherencia de los cúbits, la unidad cuántica que multiplica exponencialmente la capacidad de computación.

Un problema difícil podría llevar el tiempo de la edad del universo para resolverlo en una supercomputadora, pero usando una cuántica, se podría solucionar en minutos u horas

Peter Knight, físico, profesor de óptica cuántica e investigador del Imperial College de Londres

“Un problema difícil podría llevar el tiempo de la edad del universo para resolverlo en una supercomputadora, pero usando una cuántica, se podría solucionar en minutos u horas”, resalta el físico, quien no elude que, al igual que ya hay “aplicaciones maravillosamente útiles en el comercio, la banca y la tecnología financiera, vemos aplicaciones malévolas”. Se refiere a la capacidad de una computadora cuántica para vulnerar la seguridad en internet, de la que depende la sociedad.

Entre las aplicaciones que ya están en uso, Knight resalta el uso de la tecnología cuántica en el campo de las imágenes cerebrales, que ya se utiliza para abordar la epilepsia juvenil, o para el diagnóstico oncológico a partir de imágenes o para medir el campo gravitacional local y utilizarlo en topografía… “Podemos construir los relojes más precisos, podemos construir sistemas que permitan navegar sin usar GPS… todas estas cosas están sucediendo”, destaca. Y añade Al-Kahalili: “Las aplicaciones también se pueden utilizar para conocer las propiedades del clima incorporando la tecnología cuántica a la imagen satelital”.

Estamos todavía en una etapa en la que hay muchas cosas por definir y hay partes de la técnica y de la ciencia que todavía no son solventes

José Luis Salmerón, Catedrático de IA en la Universidad Cunef, investigador de la Autónoma de Chile

En el campo de los investigadores más cautos con respecto a esta revolución se encuentra José Luis Salmerón, quien ha aplicado modelos de procesamiento cuántico para proponer tratamientos médicos y predecir secuelas. Catedrático de IA en la Universidad Cunef, investigador de la Autónoma de Chile y directivo en Stealth AI Startup, Salmerón cree que “estamos todavía en una etapa en la que hay muchas cosas por definir y hay partes de la técnica y de la ciencia que todavía no son solventes, que necesitan algún avance para que sea más usable”.

Salmerón cuestiona los anuncios de logros de ventaja cuántica, cuando esta computación sea capaz de resolver problemas imposibles de solucionar con las tecnologías existentes. En este sentido, duda de que los avances estén a punto de conseguirlo, como sostiene Matthias Steffen, físico de IBM. “Casi puedes sentir que estamos llegando”, afirma el padre del modelo Starling de la multinacional.

“La parte tecnológica todavía me genera dudas. Creo que tiene que haber algunos avances que ni siquiera han publicado y que pueden ser bastante interesantes”, replica Salmerón ante la posibilidad de que este año cuántico sirva de arranque de un nuevo ciclo.

Cerca de esta posición se encuentra otro grupo de científicos que recela de los anuncios continuos sobre descubrimientos e hitos. Creen estos físicos que la generación de expectativas que luego no se cumplen no solo genera frustración, sino que también amenaza la credibilidad de esta ciencia y el destino de fondos públicos.

No obstante, otro colectivo defiende que cada logro, aunque no se consolide, mantiene abierta la voluntad de inversión por parte de entidades privadas implicadas en la carrera cuántica y abre caminos.

Uno de los pasos más recientes en este sentido es el anunciado por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), que ha instalado y opera su primera computadora cuántica en su centro de datos en Tennessee.

El sistema es un grupo de aceleradores cuánticos basado en diamantes de Quantum Brilliance, con sede en Australia. A diferencia de la mayoría de las otras computadoras de su campo, el sistema QB funciona a temperatura ambiente, sin necesidad de temperaturas criogénicas o complejos sistemas láser y de vacío para mantener estables los cúbits.

ORNL utilizará el sistema para explorar cómo las unidades de procesamiento cuántico (QPU) pueden mejorar la computación de alto rendimiento, al igual que las GPU lo han hecho con las tareas de computación clásicas.