La física cuántica es un lío y eso es algo sobre lo que ya nos advirtió uno de los padres de esta teoría, Richard Feynman, cuando decía eso de que “si piensas que entiendes la mecánica cuántica es que no la entiendes”. Sin embargo, a pesar de su carácter contraintuitivo, esta teoría científica ha sido demostrada empíricamente en numerosas ocasiones y se espera que la revolución cuántica tenga un impacto decisivo en múltiples campos en el futuro.
Precisamente, la transferencia de la investigación sobre física cuántica del laboratorio al mercado mediante aplicaciones comerciales es el objetivo de un nuevo megaproyecto de la Unión Europea dotado con un presupuesto de 1.000 millones de euros. La iniciativa se desarrollará durante diez años de trabajo e involucrará a 5.000 investigadores, tanto del mundo académico como industrial.
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física cuántica en nuestro día a día
Hoy ya disponemos de numerosos aparatos que aprovechan conocimientos cuánticos: las placas solares, que utilizan un fenómeno cuántico denominado efecto fotoeléctrico, microscopios que aplican el efecto “tunneling” para formar imágenes en tres dimensiones de los átomos, la resonancia magnética que permite aprovechar ciertas propiedades de los átomos de hidrógeno en presencia de campos magnéticos para obtener imágenes del interior humano con fines diagnósticos, la tecnología de superconductores capaces de alcanzar resistencias eléctricas extremadamente bajas, etc.
Sin embargo, a pesar de los beneficios que hoy ya nos aporta la física cuántica, hay muchas esperanzas puestas en los que nos pueda deparar en el futuro, siendo la informática una de las aplicaciones más evidentes. La principal ventaja que aporta la computación cuántica es la velocidad de cálculo para realizar operaciones.
Un ejemplo sencillo, los sistemas criptográficos y de contraseñas que utilizamos hoy en día implican que una computadora va probando contraseñas hasta que encuentra la correcta, prueba todas las combinaciones una por una hasta lograr su objetivo y aunque sean millones es cuestión de tiempo dar con la buena. En la computación cuántica podríamos probar todas las combinaciones a la vez y seleccionar la buena, el menos teóricamente.
participación española en la revolución cuántica
Quantum Flagship –que así se llama este proyecto europeo- pretende colocar a Europa a la vanguardia de la segunda revolución cuántica, que ahora se está desarrollando en todo el mundo. Llevará las tecnologías cuánticas disruptivas tanto al ámbito científico como a la sociedad en general, presentando nuevas oportunidades comerciales que aborden desafíos globales, proporcionando capacidades estratégicas para la seguridad y abriendo el camino a aplicaciones aún no imaginadas para el futuro.
La iniciativa ha dividido todos los temas en cinco áreas principales: Comunicación cuántica (QComm), Computación Cuántica (QComp), Simulación Cuántica (QSim), Metrología y Detección Cuántica (QMS) y Ciencia Básica (BSci).
El instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) coordinará desde Barcelona dos de estos 20 proyectos (CiViQ sobre tecnologías cuánticas en telecomunicaciones, y 2D·SIPC para usar materiales 2D en chips cuánticos), además de participar como miembro en cinco más.
El proyecto europeo CiViQ (Continuous Variable Quantum Communications) se centrará en resolver estos desafíos desarrollando sistemas QKD flexibles y de bajo coste que puedan integrarse fácilmente en las infraestructuras de telecomunicaciones emergentes. A su vez, buscará nuevos sistemas y protocolos de criptografía cuántica, con el objetivo final de ofrecer servicios accesibles e innovadores a individuos, industrias e instituciones, y así satisfacer las necesidades de un mercado seguro de telecomunicaciones.
Por su parte, el nuevo proyecto europeo 2D · SIPC desarrollará componentes cuánticos en un chip fabricados con materiales 2D (emisores de fotón único, detectores de fotón único, e interruptores fotónicos) para su integración en redes cuánticas, utilizadas en computación cuántica, comunicaciones, detección y metrología, entre otras. Estos dispositivos cuánticos serán capaces de crear, procesar, almacenar, guiar y detectar fotones individuales, pudiéndose integrar en la tecnologías de silicio.