Objeto de experimentos teóricos y debates filosóficos desde hace un siglo, la teoría científica más enigmática promete cambiarnos la vida. Nadie lo sabe mejor que Serge Haroche, el Nobel que descubrió cómo manipular estos diminutos sistemas
ÁNGEL DÍAZ / PAPEL
La física cuántica, que describe el enigmático comportamiento de partículas que desafían al sentido común, ha dado lugar a numerosas teorías filosóficas e incluso religiosas desde la primera mitad del siglo XX. La ciencia nos ha enseñado que la incertidumbre, nos guste o no, es parte esencial del cosmos a escala microscópica. Pero el conocimiento siempre tiene una aplicación práctica y acaba cambiando nuestra vida, una tendencia que también se constata, 100 años después, en el indescifrable mundo subatómico. El universo cuántico pone los pies en la tierra y quizá pronto lo llevemos en el bolsillo.
Lo sabe mejor que nadie Serge Haroche, francés nacido en Casablanca, que compartió el premio Nobel de Física en 2012 con David J. Wineland por sus «rompedores métodos experimentales que permiten medir y manipular sistemas cuánticos individuales». En otras palabras, por sacar a la física cuántica del ámbito de la teoría y los experimentos mentales para empezar a hacer cosas con ella. Algunas de las más prometedoras, como los ordenadores cuánticos o los relojes ópticos que están desarrollando varios laboratorios punteros, tienen mucho que ver con la luz, la otra gran pasión científica del Nobel francés.
Su nuevo libro, La luz revelada (Debate), es una visión de la ciencia moderna, desde el telescopio de Galileo hasta los últimos experimentos cuánticos, contada desde el punto de vista, nunca mejor dicho, de la luz. Porque la luz llegada de los planetas permitió deducir que la Tierra no era el centro del universo, y las partículas de luz (fotones) o la luz láser están ahora tras varias asombrosas investigaciones que prometen revolucionar, otra vez, la tecnología que nos rodea.
«He quedado fascinado con esta larga historia de la luz y los fenómenos lumínicos, porque ha acompañado al desarrollo general de la ciencia. Si miras la historia del estudio de la luz, ves cómo el método científico ha evolucionado hasta hoy», comenta Haroche vía Zoom desde el CosmoCaixa de Barcelona. En ese recorrido, de inicios del siglo XVII a nuestras días, ha extraído una importante lección: «Es imposible separar la ciencia básica de la tecnología. Ambas deben evolucionar juntas», destaca.
«Hoy es difícil encontrar financiación para investigación básica. La gente piensa que la ciencia básica es inútil, y esa es una mirada muy miope: si quieres progresar, si quieres que se hagan nuevos inventos, si quieres tener nuevas tecnologías, debes desarrollar ciencia básica». Una enseñanza que también se desprende de su propio trabajo con láseres (haces de luz) y sistemas cuánticos, que cubren la última parte del libro y, según todas las previsiones, estarán cada vez más presentes en los próximos avances tecnológicos.
Así lo acaba de reconocer también el Nobel de Física de 2022, que premió hace dos semanas a Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger por trabajos similares a los de Haroche. Algunos experimentos recién galardonados fueron realizados hace ya 40 años. En su momento, no tenían ninguna utilidad aparente, pero hoy atraen inmensas cantidades de dinero de gobiernos y empresas.
«Son una fantástica ilustración de lo que yo llamo ‘la utilidad de lo inútil‘ en ciencia. Cosas que parecen inútiles en un momento dado se vuelven útiles más tarde», describe Haroche. ¿Qué nuevas aplicaciones, entonces, podemos esperar para los próximos años?
«Estos dos premios Nobel [el suyo en 2012 y el nuevo de 2022] están relacionados y abren la posibilidad a aplicaciones prometedoras en el futuro en la ciencia cuántica. Pero, para hoy, no sabría decir… Podemos tener algunas ideas sobre cuáles serán esas aplicaciones, pero lo que pienso es que tendremos sorpresas, como siempre ha ocurrido», sortea Haroche, fiel a su idea de apoyar la investigación aunque aún no sepamos para qué la usaremos.
O sea que igual no usaremos computadores cuánticos, de los que tanto hablamos, pero habrá cosas que ahora ni imaginamos.Eso es. Quizá algún día tengamos computadores cuánticos, pero yo tengo dudas sobre ello, por las tremendas dificultades que hay para que puedan usarse como un ordenador de mesa. Eso no es posible. Pero otras muchas cosas sí son posibles. Estas tecnologías cuánticas ya permiten construir relojes atómicos, relojes ópticos que tienen una precisión fantástica. Si dos relojes hubieran empezado al principio del universo, no diferirían en más de dos décimas de segundo ahora. Es asombroso, dos décimas de segundo en miles de millones de años».
Los relojes ópticos son una nueva clase de relojes atómicos, como los que ya se usan para el GPS, pero con una novedad que los hace aún más precisos, hasta límites inimaginables: sus átomos no emiten microondas, como en los relojes atómicos tradicionales, sino luz visible. Es decir, el objeto de estudio que tanto fascina a Haroche. Además, requieren para operar de complejísimos sistemas láser, otra de las especialidades del Nobel francés, que empezó a trabajar con ellos en los años 60, cuando aún estaban recién inventados.
Una de las aplicaciones de los relojes atómicos ha sido comprobar experimentalmente la teoría de la relatividad de Albert Einstein, la cual predice que el tiempo transcurre más rápido cuando estamos a mayor altura, debido a la gravedad. Por ejemplo, un reloj en lo alto de una montaña correrá un poco más deprisa -imperceptible para un reloj normal- que otro en el valle. Y no será un fallo mecánico, sino que el propio tiempo, como mostró el sabio alemán, va más rápido en las alturas.
Así lo han demostrado ya relojes atómicos, lo que dio lugar en 2010 a este divertido titular del Daily Mirror: «Cómo añadir 90 milmillonésimas de segundo a tu vida… vive en el garaje». Aunque quizá no sea su aplicación más útil, los relojes ópticos, de los que sólo existen unas pocas decenas en el mundo, irán aún más allá que los atómicos. Harache prevé que los acabarán reemplazando.
De hecho, no hará falta subirse a una montaña, puesto que, teóricamente, ya podría detectarse la diferencia entre los tiempos que marquen dos relojes «cuya altitud sólo difiera en unos milímetros», avanza. Estas nuevas mediciones podrán describir fenómenos relacionados con el espacio y el tiempo «con una precisión de la que no éramos antes capaces», lo cual, a su vez, podría deparar nuevas sorpresas…
En un ámbito más inmediato, los nuevos relojes ópticos podrían ayudar a predecir terremotos, al detectar movimientos de masas hoy imperceptibles. «Las aplicaciones se están desarrollando muy rápido», indica. Y, al margen de los relojes, «tienes también las comunicaciones cuánticas, por supuesto», recuerda.
Dado que nuestra relación con el banco, la empresa o los amigos se basa hoy en tecnologías que la ciencia cuántica podría dejar obsoletas, la comunicación podría estar a las puertas de una nueva revolución tecnológica. Pero hay muchas otras aplicaciones que no cabrán en nuestro móvil: «Hay simulaciones cuánticas en las que puedes manipular átomos, colocarlos en una red y simular lo que ocurre en la materia real, con el fin de descubrir nuevos aspectos de la materia con tener propiedades físicas o químicas de interés», explica el Nobel.
«Todo esto se está desarrollando muy rápidamente en los laboratorios, y también es del interés de grandes compañías, como Google, Microsoft, IBM… Se suele subrayar que están intentando construir un computador cuántico, pero yo pienso que hay mucho más. Es un campo mucho más amplio», completa Haroche, quien ve un claro hilo conductor -«un tren de acontecimientos»- entre la primera ciencia de la luz, su posterior desarrollo en los siglos XVIII y XIX y, por último, los estudios cuánticos de los que apenas hemos comenzado a vislumbrar aplicaciones.
Hay otro sentido, además, en el que Haroche apuesta por traer la física cuántica a la realidad palpable del día a día: no le gustan los debates filosóficos ni extrapolar los enigmas que hallamos en la materia a escala diminuta a otra clase de sistemas complejos. Empezando por nuestra propia conciencia: «El cerebro es un sistema caliente. Está caliente. No es lo que típicamente llamamos un sistema cuántico, que necesita mucho frío. No está claro que tengamos fenómenos cuánticos en el cerebro y en la materia viva», sopesa.
«Las funciones biológicas van más allá de la física cuántica. Todo obedece las leyes cuánticas, pero eso no significa que las leyes cuánticas puedan explicar cualquier fenómeno imaginable», remacha.
Fuente: https://www.elmundo.es/papel/futuro/2022/10/20/63518baf21efa0e14b8b45c1.html