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10/12/2012 08:26 CET | Actualizado 08/02/2013 11:12 CET

Nobel a la magia cuántica

El inolvidable patriarca de la ciencia-ficción Arthur C. Clarke, en el ensayo Perfiles de futuro de 1962, formula su célebre tercera ley de la tecnociencia: "Cualquier tecnología suficientemente avanzada es indistinguible de la magia".

Los honrados magos, a diferencia de los miserables charlatanes, se ganan la vida sin engañarnos, sino maravillándonos tratando de que no descubramos sus trucos. Porque truco siempre hay y un buen mago jamás lo negará, desdeñando así tener poderes sobrenaturales porque tal dislate le restaría todo mérito a su habilidad. El premio Nobel de Física de este año 2012 se lo han otorgado a dos científicos a los que no se puede tachar de magos porque, entre otras cosas, simplemente han publicado sus trucos, de manera que cualquiera, siguiendo sus métodos y usando sus mismos equipos, puede obtener exactamente los mismos resultados que los han encumbrado. Casi solo por eso, en lo que sigue estaremos hablando de ciencia y no de magia.

¿Se puede estar vivo y muerto a la vez? ¿Es tan mítico el don de la ubicuidad? ¿Puede teletransportarse un objeto sin ayuda externa ni en vehículo alguno? ¿Es posible traspasar paredes sin destruirlas? En el mundo que nos rodea, nada de lo anterior es posible; pero en el mundo cuántico, o sea, en el microcosmos de las moléculas, los átomos y los núcleos, todo esto ocurre de manera tan frecuente y bien domeñada que más de la mitad de la tecnología actual se basa en esa magia cuántica.

Nuestro universo, salvo que la materia y la energía oscuras nos den sorpresas cuando sepamos qué diablos son, está hecho de partículas y radiación (luz, si se quiere) evolucionando en el espacio y el tiempo. Dos protagonistas estelares de esas dos formas de energía son los átomos y los fotones, cuyos comportamientos están regidos por la mecánica cuántica. Pero los átomos y los fotones no pueden aislarse fácilmente de su entorno, por lo que pierden sus propiedades cuánticas más enigmáticas cuando interaccionan con el mundo externo. Es muy sencillo. En una botella "vacía" hay trillones de átomos de los componentes del aire. Por muy extremo que sea el vacío que podamos alcanzar extrayendo de la botella todas las moléculas que la tecnología actual permite, siempre quedarán millones de aquellos, los cuales, al colisionar unos con otros en virtud del movimiento que les imprime el calor, desdibujan las propiedades más íntimas a las que hemos aludido. Lo que han hecho el estadounidense David Wineland y el francés Serge Haroche ha sido alcanzar tal vacío, disminuir tan drásticamente la temperatura y utilizar un método de frenado y aislamiento tal que han podido observar átomos y fotones uno a uno. Más concretamente, Wineland (espléndido apellido acorde con la alegría y el mareo que provoca su arte) atrapa átomos controlándolos y midiéndolos con fotones; Haroche atrapa fotones controlándolos y midiéndolos con átomos.

Uno de los padres de la mecánica cuántica, Erwin Schroedinger, dudaba de la interpretación que se hacía de la misma. Por ejemplo, decía que nunca se podría experimentar con electrones o átomos aislados y que los experimentos imaginarios a los que esta limitación obligaba, siempre conducían a resultados ridículos. Para apoyar su incredulidad ideó el famoso experimento del gato encerrado en una caja hermética con un diabólico dispositivo radiactivo (un átomo que tuviera el 50% de probabilidad de desintegrarse en un tiempo determinado accionando un mecanismo que liberara un veneno mortal). Sin abrir la caja no sabríamos si el gato estaba vivo o muerto y la única interpretación cuántica posible es que antes de hacerlo el gato estaba en un estado superposición de ambos, o sea, vivo y muerto a la vez. El hecho de observar el mundo (atómico) lo altera y define su estado. Todo esto era, naturalmente, tan absurdo que hacía que la mecánica cuántica se alejara de la ciencia adentrándose en la magia. Los dos laureados con el premio Nobel han demostrado de manera magistral e indiscutible que Schroedinger estaba equivocado y que un gato quizá no (no es un objeto al que se le deba ni pueda aplicar la mecánica cuántica) pero, efectivamente, un átomo sí que puede estar "vivo" y "muerto" a la vez.

Haroche y Wineland le han sacado mucho más jugo a sus experimentos. Por ejemplo, han confirmado una predicción del propio Schroedinger en cuanto al entrelazamiento de los estados de dos partículas cuánticas sin contacto alguno entre ellas. Observando una podemos adivinar el estado de la otra. Aún más, si alteramos el estado de una se altera el estado de la otra, esté donde esté en cualquier instante.

Todos estos descubrimientos pueden parecer meras curiosidades cuando no divertimentos, y lo son, pero tienen consecuencias que pueden cambiar el devenir de la humanidad, dicho sea sin aspavientos. Uno de los desarrollos que permiten vislumbrar estos "trucos" es la computación cuántica. Piénsese en lo siguiente. Un microprocesador actual tiene unos 40 trillones de veces más transistores en la misma superficie que un microprocesador de los años 80. Esta disminución de tamaño tiene un límite, marcado precisamente por la mecánica cuántica, al cual ya estamos llegando. Si se diera el salto a la computación cuántica, que en lugar de estar basada en 0 y 1, o bits, estuviera basada en estados cuánticos (cualquier valor entre 0 y 1) o qubits, la tecnología avanzaría de manera espectacular. Falta mucho para ello, pero el primer paso firme lo han dado Wineland y Haroche con su espléndida magia científica justamente reconocida con el premio Nobel de Física de este año 2012.