Premio Nobel de Física: qué es la mecánica cuántica, la disciplina con consecuencias inimaginables que hacía enojar a Einstein

Investigaciones de singular complejidad teórica —fotones entrelazados y teleportación de información en partículas— pero con posibles enormes consecuencias en la vida cotidiana. Eso es lo que decidió premiar la Academia sueca al darles hoy el Nobel de Física a los investigadores Alain Aspect (francés), John Clauser (norteamericano) y Anton Zeilinger (austríaco), dedicados a los fundamentos de la mecánica cuántica que, entre otras derivaciones, posibilitan la pronta creación de computadoras cuánticas.

Según el comunicado oficial, lo obtuvieron “por sus experimentos con fotones entrelazados, al establecer la violación de las desigualdades de Bell y ser pioneros en la ciencia de la información cuántica”, cita que no deja dudas de que se trata de un tema arduo —la mecánica cuántica— que, suele decirse, no entienden ni siquiera aquellos que son expertos, dada la lejanía de los resultados de los cálculos con la vida cotidiana. Y que hasta hacía enojar al propio Einstein, quien inmortalizó en una frase su fastidio por la cuota de azar que suponía esta física de partículas: “Dios no juega a los dados”.

Pero funciona. Y en ese funcionamiento, que comprobaron estos investigadores en diversos experimentos, se podría llegar a ampliar la capacidad de la computación de manera exponencial. Las consecuencias de esto son inimaginables, pero ya se actúa en ello: por ejemplo, al desarrollar encriptaciones cuánticas preventivas porque las nuevas computadoras podrían barrer con la codificación tradicional. Todavía se trata de una revolución en ciernes, pero Estados y empresas se cubren al invertir miles de millones de dólares en el rubro. Y como podría cambiar la manera en que la humanidad se maneja en el mundo, se trata de un Nobel oportuno.

“Cuando Aspect hizo sus contribuciones en la década de 1980, parecía algo muy anti-intuitivo y exótico. Lo notable es que estos experimentos e ideas contribuyeron a una revolución que hoy tiene lugar y se conoce como segunda revolución cuántica que afecta al procesamiento de la información; el Nobel de este año reconoce ideas fundamentales en nuestro campo”, dijo a LA NACION Juan Pablo Paz, uno de los pioneros en computación cuántica en el país, hoy Secretario de articulación científica y tecnológica del Ministerio de Ciencia.

Aspect estuvo en 2012 en la Argentina y se quedó una semana durante la cual dio charlas en Ciudad Universitaria y habló con colegas locales, que le mencionaron la posibilidad del Nobel, que entonces ya era evidente, a lo que respondió con cierto desdén pese a que en lo demás se lo definió como una persona agradable y nada pretenciosa, una especie de bon-vivant francés.

Las computadoras que se bifurcan

“Es un poco como Borges, sería muy justo que se lo dieran”, había dicho Daniel Domínguez, vicedirector del área de ciencia del Instituto Balseiro, cuando el jueves pasado en una conferencia postuló a Aspect como merecedor del reconocimiento. De algún modo, era el candidato de todos si es que se decidía premiar el área.

Pero, ¿qué son estas desigualdades de [John] Bell en las que trabajó? Según explicó Paz, lo que hizo Aspect hizo fue verificar en experimentos con átomos de calcio que son ciertos los hallazgos de Bell que muestran una diferencia fundamental entre el mundo que vemos (“clásico”, en la jerga física) y el de las partículas, que se entrelazan (es decir, quedan con reacciones idénticas a pesar de la distancia). El trabajo de Clauser fue en un sentido similar con dos fotones o partículas de luz; y Zeilinger con su grupo demostró que además se pueden teleportar (transportar a distancia).

“Estos experimentos cerraron la discusión y está claro que existe el entrelazamiento, y que es algo que no tiene análogo clásico, por eso generaba tanto debate e incomodidad filosófica”, señaló por su parte Laura Knoll, investigadora del Conicet en el Laboratorio de óptica cuántica del Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa (Citedef, organismo del Ministerio de Defensa).

Por más que esto irrite a Einstein y a nuestro sentido común, todo indica que la naturaleza es así. Y eso se verifica no solo en las teorías y en las ecuaciones, que ya es bastante, sino también cada vez más en distintos aparatos. “El entrelazamiento, más allá de lo fundamental y filosófico, hoy es tratado como recurso básico porque puede generar algoritmos más eficientes que la manera clásica de crearlos, por eso su pata tecnológica es tan importante”, agregó Knoll, cuyo laboratorio participó en un experimento colectivo internacional llamado BIG Bell Test para medir estas desigualdades en todo el mundo del que participó el ahora Nobel Zeilinger, así que Knoll es coautora del flamante premiado.

“Esta manera de generar algoritmos puede provocar no solo un salto en la capacidad de cálculo sino también en los protocolos de comunicación”, agregó.

De hecho, comenta Paz, ya existe una orden firmada por el presidente norteamericano Joseph Biden respecto de que en un plazo de dos años todas las comunicaciones entre agencias del gobierno de su país deben usar encriptación post-cuántica. Eso no solo marca el poder de la nueva herramienta (y su peligrosidad) sino también lo perentorio de la orden. En tal sentido, el físico agrega que desde el ministerio argentino “se creó un programa de apoyo a la ciencia y la tecnología cuántica con un consejo asesor que prepara una hoja de ruta para promoverla e identificar las áreas en las que se puede aplicar la computación cuántica”.

La promesa tecnológica es que las computadoras cuánticas revolucionen —una vez más y van...— la manera en que se procesa la información. Por eso se dan las megainversiones antes comentadas porque, con razón, se piensa que la seguridad de los Estados y empresas podría estar en juego. Para Paz, el plazo puede ser tan pronto como cinco años.

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