Aporte de ganadores del Nobel de Física 2025, fundamental para la aplicación de la tecnología cuántica en el mundo macroscópico
Número 623
Puede ser aplicada desde la biofísica hasta la medicina, el procesamiento de información y de señales eléctricas: jefe Área de Física Teórica de la UAM
Miguel Angel Bastarrachea explicó que países desarrollados han invertido en la construcción de super laboratorios en este tipo de tecnología
En México existen iniciativas y esfuerzos para generar un ecosistema industrial y académico en estas áreas y en la Casa abierta al tiempo se impulsan nuevas líneas de investigación y un posgrado en tecnologías cuánticas
La posibilidad de revolucionar los sistemas informacionales para contar con un cómputo mucho más eficiente, rápido y poderoso representa una de las aportaciones más relevantes derivadas del trabajo de investigación de los galardonados con el Premio Nobel de Física 2025, “por el descubrimiento del efecto túnel mecánico cuántico macroscópico y la cuantificación de la energía en un circuito eléctrico”.
De acuerdo con el doctor Miguel Angel Bastarrachea Magnani, investigador del Departamento de Física de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), entrevistado por Carlos Urbano en el programa Voces de la UAM, los hallazgos de los doctores John Klarke, de la Universidad de California, Bekeley; Michel H. Devoret, de la Universidad de Yale, y John M. Martinis, de la Universidad de California, Santa Bárbara, son fascinantes.
Por un lado, porque representan un ejemplo perfecto de esa frase de Isaac Newton: llegamos lejos porque nos subimos a hombros de gigantes, pues se trata de “una secuencia de descubrimientos que se logran exhibir en el mundo macroscópico; y, por el otro, porque es un proceso en el cual se puede ir desde el mundo microscópico al macroscópico y hacer tecnología”.
Explicó que en 1927 el alemán Friedrich Hund propuso la idea del efecto túnel, que en la actualidad es parte de los cursos de cuántica de la Licenciatura en Física y describe un fenómeno en el que una partícula puede atravesar una barrera de energía incluso si no tiene la energía suficiente para hacerlo clásicamente.
“Imaginemos que ustedes están frente a una pared y quieren pasar el otro lado. Entonces, en el mundo clásico (macroscópico), usualmente no es posible romper la pared, por tanto, se tratar de saltarla; si no hay la energía suficiente, ahí se queda, pero si trae energía, entonces corre y salta la pared y cruza del otro lado”.
Esto pasa en el mundo macroscópico, pero resulta que para las partículas cuánticas, en particular para los electrones, las cargas eléctricas que transportan la electricidad, los electrones tienen la posibilidad de cruzar esa pared, aun cuando no tengan la energía y a eso se le llama tunelaje cuántico o efecto túnel, porque prácticamente pueden atravesar la pared sin romperla y sin saltar, simplemente aparecen del otro lado.
En 1928, George Gamow usó esta idea para explicar fenómenos radiactivos a nivel nuclear y 1962 Brian Josephson, ganador del Premio Nobel en 1973 cuando solo tenía 22 años, se preguntó: “¿Qué pasa si pienso no en un electrón, sino en un conjunto de electrones?, lo que correspondería a una corriente eléctrica”.
Él propuso que se podría observar el efecto túnel en un tipo de materiales llamados superconductores, materiales en los cuales si uno baja la temperatura lo suficiente aparece un efecto en donde la corriente eléctrica puede fluir sin resistencia, sin pérdida, y esto se explica a través del fenómeno llamado pares de Cooper y así es como se observó originalmente, y ya de manera consistente, el tunelaje.
El doctor en Física y Filosofía expuso que los científicos galardonados, todos adscritos a instituciones estadounidenses, incursionan en el terreno de lo que se conoce como tecnologías cuánticas, cuyos principios avanzados se utilizan para diferentes dominios de aplicación, que van desde la biofísica hasta la medicina, el procesamiento de información y de señales eléctricas, entre otros.
“El resultado es que al tener un control muy profundo de esos procesos cuánticos y llevarlos al mundo macroscópico, se genera todo un equipamiento para poder abordar tecnológicamente una gran serie de necesidades. Ese es el momento en que vivimos, llamada la tercera revolución de la cuántica”, dijo el jefe del Área de Física Teórica.
Añadió que hay quienes consideran que estamos ante una cuarta revolución tecnológica, en la que se pasó de “la era del silicio y de la electrónica, a una nueva donde podemos procesar la información con estas reglas extrañas de la mecánica cuántica que no terminamos de comprender intuitivamente, pero que podemos usar muy bien y con mucha precisión”.
Bastarrachea Magnani detalló que se ha planteado el uso de las tecnologías cuánticas como el cómputo cuántico, aspecto que “permitiría procesar información de manera súper veloz, resolver problemas que aún no se han resuelto”.
Si bien se ha ido avanzando, por un lado, a parte a pasos agigantados, en contraparte, han quedado evidenciadas las necesidades energéticas.
Por ejemplo, las computadoras cuánticas, que cada vez son más famosas, son como una especie de pastel invertido lleno de circuitos, pero, en realidad, ese objeto es el sistema de enfriamiento del chip. Entonces, estos circuitos superconductores requieren bajas temperaturas para que los sistemas produzcan el efecto de tunelamiento y el control.
Refirió que en la última década ha habido fuertes inversiones por parte de países como Reino Unido, Estados Unidos, China, que están haciendo súper laboratorios en tecnologías cuánticas y en cómputo cuántico; incluso aquí en México existen iniciativas y esfuerzos para generar un ecosistema industrial y académico en estas áreas.
En la Casa abierta al tiempo se impulsan actualmente nuevas líneas de investigación de docencia y un posgrado en tecnologías cuánticas.
“Nosotros esperamos que esto se siga desarrollando a nivel mundial en los próximos diez años y que México no se quede atrás, porque es un asunto prioritario de soberanía nacional, ya que resulta fundamental tener conocimiento sobre estas tecnologías, que a corto y a mediano plazo van a revolucionar nuestros medios de información”, finalizó el especialista en Teoría cuántica de campos.
Voces de la UAM se transmite de lunes a viernes de 12:00 a 13:00 horas por UAM Radio 94.1 F.M., conducido por Carlos Urbano Gámiz.
