Por qué los ganadores del Nobel de Física 2022 sentaron las bases para la segunda revolución cuántica

Hoy se habla de la segunda revolución de la tecnología cuántica y ya es un campo de tensión entre los países por sus potenciales impactos en los servicios financieros, la logística y el transporte, la ciencia de los materiales, la agricultura, el sector de la salud y la ciberseguridad. Parte del desarrollo de ese gran campo está relacionada con los conceptos y los experimentos fundamentales que hicieron los científicos ganadores del Premio Nobel de Física 2022: el francés Alain Aspect, el estadounidense John Clauser y el austriaco Anton Zeilinger.

El comité de la Academia Real Sueca de Ciencias decidió que era hora de reconocer sus logros, aunque en el mundo de la física ya resultaba extraño que no los galardonaran. Porque sus contribuciones habían sido originales, especialmente las del doctor Aspect. En el comunicado oficial se argumentó que les dieron el Nobel “por sus experimentos con fotones entrelazados, estableciendo la violación de las desigualdades de Bell y siendo pioneros en la ciencia de la información cuántica”.

Christian Schmiegelow, investigador en física del Conicet y de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires, dijo a Infobae: “Los tres ganadores se merecían mucho el Nobel de Física. Siempre estaban en el podio de nuestras apuestas entre investigadores. Demostraron experimentalmente que la naturaleza de partículas atómicas se comporta de una manera no-realista o no local. Antes de los logros de los tres científicos había solo un debate teórico, pero ellos demostraron que sí los sistemas pueden estar conectados e influidos a grandes distancias inmediatamente. Es contraintuitivo pero sus experimentos demostraron que este mundo cuántico también existe”.

Los tres ganadores del Nobel de Física 2022 sacaron adelante el trabajo de John Stewart Bell, quien intentó responder a las preguntas que habían planteado en un artículo de 1935 los científicos Albert Einstein, Boris Poldosky y Nathan Rosen. Allí señalaban una paradoja. En ese momento era inaceptable que se pudiera obtener información útil sobre el estado total de un sistema al hacer sólo mediciones parciales sobre una de sus partículas. Sin embargo, la mecánica cuántica señalaba que en el estado entrelazado sí era posible.

Lo que le ocurre a una de las partículas de un par entrelazado determina lo que le ocurre a la otra partícula, aunque estén muy separadas. Durante mucho tiempo los científicos se preguntaron si la correlación se debía a que las partículas de un par entrelazado contenían variables ocultas, como si fueran instrucciones que les indican qué resultado deben dar en un experimento.

En los años 60, Bell desarrolló la desigualdad matemática que lleva su nombre. Afirma que si hay variables ocultas, la correlación entre los resultados de un gran número de mediciones nunca superará un determinado valor. Sin embargo, la mecánica cuántica predice que un determinado tipo de experimento violará la desigualdad de Bell, dando lugar a una correlación más fuerte de lo que sería posible de otro modo.

Los tres ganadores del Nobel hicieron experimentos que demostraron que las partículas que se encuentran en estado entrelazados se pueden investigar y controlar. “Sus aportes implicaron que es posible el control de los sistemas cuánticos a nivel de partícula individual y por eso han sentado las bases de una segunda revolución cuántica”, destacó en diálogo con Infobae el doctor Miguel Larotonda, jefe de la división de óptica cuántica del CITEDEF, que depende del Ministerio de Defensa e investigador del Conicet en Argentina. La primera revolución cuántica se produjo a principios del siglo pasado cuando “los conceptos de la mecánica cuántica sirvieron para explicar fenómenos y realizar aplicaciones como los transistores o el láser. Se explotaba el comportamiento cuántico de sistemas colectivos. En cambio, ahora, con la segunda revolución se trata de dominar átomos, iones o fotones individualmente”.

Uno de los aportes del doctor Zeilinger fue que demostró el fenómeno llamado “teleportación cuántica”, que permite trasladar un estado cuántico de una partícula a otra a distancia. En 2004, Zeilinger dio a conocer su experimento, que tuvo al río Danubio como escenario, en la revista Nature.

La teleportación es la transferencia de propiedades claves de una partícula a otra sin un vínculo físico. Hasta ese momento, se había logrado dentro de las paredes de los laboratorios. Pero Zeilinger usó una red de fibra óptica de 600 metros tendida en un túnel, que va por debajo de las márgenes del río Danubio. Se logró transferir propiedades de las partículas de luz (fotones) entre dos laboratorios, que llamaron Alice y Bob, ubicados en cada margen del río.

“Cada vez está más claro que está surgiendo un nuevo tipo de tecnología cuántica. Podemos ver que el trabajo de los galardonados con los estados entrelazados es de gran importancia, incluso más allá de las cuestiones fundamentales sobre la interpretación de la mecánica cuántica”, afirmó Anders Irbäck, el presidente del Comité Nobel de Física.

La segunda era de la tecnología cuántica ya está entre nosotros y los países están haciendo inversiones para no quedarse atrás en la carrera. Según un informe de la consultora McKinsey, China ya puso 15.000 millones de dólares de financiación gubernamental para el desarrollo cuántico. La Unión Europea tiene previsto destinar 7.200 millones de dólares de financiación pública.

El gobierno de los Estados Unidos prometió 1.300 millones de dólares de financiación pública prevista para la cuántica, seguido por el Reino Unido, con 1.200 millones, y la India y Japón, con 1.000 millones cada uno. Rusia planea gastar el equivalente a 700 millones de dólares en fondos gubernamentales. También Canadá, Singapur e Israel tienen programas nacionales. También hay un gran número de empresas que están haciendo inversiones en tecnologías cuánticas.

En junio pasado, en la Argentina se creó un programa dedicado específicamente a ciencia y tecnologías cuánticas, dependiente del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación. Se propone llegar al año 2025 con líneas de investigación en metrología, sensado, y computación. Buscan armar la primera red cuántica para intercambio seguro de claves entre instituciones académicas y de defensa en el AMBA, de la Argentina. Harán 100 talleres cuánticos en escuelas primarias y secundarias del país.

SEGUIR LEYENDO: