Guía sencilla para entender la alucinante tecnología cuántica que cambiará nuestras vidas - BBC News Mundo (2024)

Guía sencilla para entender la alucinante tecnología cuántica que cambiará nuestras vidas - BBC News Mundo (1)

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  • Author, Jim Al-Khalili*
  • Role, BBC Ideas y Open University

Han pasado casi 100 años desde que los físicos Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg hicieron añicos nuestra comprensión del universo.

En lugar de un mundo regido por la certeza, donde todo era definido y preciso, la teoría que desarrollaron describía un mundo difuso e incierto.

Afirmaron que a nivel microscópico, los átomos se comportan de manera impredecible.

Las partículas pueden existir en varios lugares a la vez y atravesar las barreras de energía como fantasmas que se desplazan a través de paredes sólidas.

Bienvenidos a la mecánica cuántica.

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Aunque inicialmente se vio como extraña y desconcertante, la mecánica cuántica ahora es universalmente aceptada como la mejor descripción del mundo subatómico.

Y aceptar su borrosidad nos ha llevado a una comprensión mucho mejor de los componentes básicos del universo.

Sin esta comprensión, nunca habríamos desarrollado el chip de silicio, el láser o el teléfono inteligente.

El desarrollo de la tecnología cuántica tiene ahora el potencial de transformar nuestras vidas aún más.

Aquí y allá, a la vez

Para entender cómo, tenemos que comprender dos de las ideas más contraintuitivas, algunos podrían decir que hasta locas, sobre el comportamiento del mundo cuántico: la superposición y el entrelazamiento.

La superposición describe la capacidad de partículas como electrones, fotones o átomos para estar en dos lugares a la vez, o moverse en dos direcciones diferentes al mismo tiempo.

A nuestra escala cotidiana, los objetos existen en un estado definido a la vez.

Sin embargo, en el mundo cuántico microscópico, no podemos saber cuál es el estado de una partícula hasta que la observamos, pero al observarla, imponemos nuestra certeza cotidiana sobre ella, lo que hace que su estado cuántico "colapse" en un solo estado definido.

¿Confuso?

Quizás un experimento mental ideado por Schrödinger pueda aclarar el concepto.

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Schrödinger se preguntó qué pasaría si un gato estuviera encerrado en una caja con una sustancia radiactiva que lo mataría si liberaba una partícula.

Pero la mecánica cuántica nos dice que debemos describir la partícula como si hubiera sido liberada y no liberada al mismo tiempo.

Existe en una superposición cuántica.

Dado que el estado del gato se basa en ese evento cuántico que ha sucedido y no ha sucedido, debe estar vivo y muerto simultáneamente.

Solo cuando abrimos la caja para mirar, lo obligamos a "elegir" la vida o la muerte.

Lo extraño es que sabemos que esto que es cierto para los átomos, pero nunca sucede con los gatos reales, a pesar de que los gatos están hechos de átomos.

Un vínculo estrecho

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El segundo comportamiento alucinante observado en este mundo microscópico es el entrelazamiento cuántico.

Dos o más partículas se unen de una manera que la física clásica no puede explicar.

Por ejemplo, toma dos partículas separadas pero entrelazadas -A y B-.

Cada una estará girando tanto en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj al mismo tiempo, en una superposición.

Pero si observas a la partícula A, la fuerzas a entrar en un único estado, es decir que la obligas a girar, por ejemplo, solamente en el sentido de las agujas del reloj.

Eso hará que la partícula B gire en la dirección opuesta, y sólo en esa dirección.

La superposición de B colapsará cuando observemos A.

En principio, esto ocurre incluso si una de las partículas está en Marte y la otra en la Tierra.

Este fenómeno es tan extraño que provocó el rechazo de Albert Einstein, quien lo describió como una "espeluznante acción a distancia".

Próximamente...

El objetivo de la tecnología cuántica es hacer que las cosas grandes, como el procesador de una computadora, se comporten como un pequeño objeto cuántico.

Los extraños y maravillosos conceptos de entrelazamiento y superposición son cruciales en el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas.

Las computadoras cuánticas resuelven problemas complejos a un ritmo enormemente más rápido que las más potentes de las convencionales.

En lugar de utilizar el sistema binario clásico de bits -0 y 1-, los ordenadores cuánticos utilizan cúbits, es decir, bits cuánticos que pueden existir en una superposición de estados 0 y 1 simultáneamente.

Las computadoras cuánticas pueden encontrar fácilmente la ruta más eficiente a través de múltiples destinos o analizar mercados financieros altamente complejos.

Los científicos creen que el poder de la computación cuántica podría revolucionar muchas industrias, ayudarnos a abordar el cambio climático e incluso descubrir nuevos tratamientos farmacológicos.

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Junto con la computación cuántica, existe la posibilidad de desarrollar la detección cuántica.

Se trata de sensores ópticos o magnéticos increíblemente delicados que pueden utilizarse para una amplia gama de aplicaciones, desde alertas tempranas de terremotos o erupciones volcánicas, hasta imágenes cerebrales que podrían proporcionar información innovadora para combatir la demencia.

Luego tenemos la comunicación cuántica, o encriptada, que revolucionará la seguridad informática.

En este momento, cuando pagamos en línea, sabemos que los métodos de cifrado actuales hacen que nuestros datos estén relativamente seguros.

Pero las computadoras cuánticas podrán invalidar fácilmente los sistemas actuales.

Afortunadamente, también estamos desarrollando lo que se llama cifrado cuántico, que utiliza los conceptos de superposición y entrelazamiento.

Esto significará que cuando dos personas intercambien mensajes, pueden estar seguras de que si alguien intenta "espiar" la información, la superposición colapsará, afectando los intercambios y alertándolos de cualquier posible interceptación.

La computación cuántica, la detección cuántica y el cifrado cuántico ya están en camino: la revolución cuántica ya comenzó.

Así que, aunque no sepamos si el gato de Schrödinger está vivo o muerto, o ambos, aprovechar las maravillosas y misteriosas propiedades del mundo cuántico promete impulsar nuestro futuro.

Si quieres ver el video "A guide to quantum tech (you’ll actually understand!)"de BBC Ideas, haz clic aquí

*Jim Al-Khalili es físico teórico, profesor de Física en la Universidad de Surrey, en Reino Unido. Es el conductor del programa The Life Scientific, en BBC Radio 4.

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FAQs

¿Qué es el futuro cuántico? ›

FUTURO Cuántico es un encuentro profesional sobre el impacto de la computación cuántica y las comunicaciones cuánticas a nivel tecnológico, económico y social.

¿Qué avances tecnologicos plantea la física cuántica? ›

La física cuántica tiene a su vez importantes aplicaciones tecnológicas como la invención del transistor y por lo tanto del ordenador y es la base de la mayoría de la alta tecnología electrónica que utilizamos hoy en día. La idea principal es que las partículas son también ondas y las ondas son también partículas.

¿Qué quiere decir tecnología cuántica? ›

La computación cuántica es un campo multidisciplinario que aúna aspectos de ciencias de la computación, física y matemáticas y utiliza mecánicas cuánticas para resolver problemas complejos más rápido que las computadoras clásicas.

¿Cómo funciona la información cuántica? ›

La información y comunicación cuántica es un área de estudio de la física e ingeniería, que comprende el análisis, procesamiento, y transmisión de información valiéndose de los principios y efectos de la mecánica cuántica. Su desarrollo se basa principalmente en la criptografía cuántica y la computación cuántica.

¿Que hay dentro del mundo cuántico? ›

La teoría cuántica, también conocida como mecánica cuántica, es un área de la física cuyos principales objetos de estudio son los elementos que se encuentran a nivel microscópico. Átomos, electrones y moléculas son ejemplos de estructuras que habitan el mundo subatómico.

¿Qué es la física cuántica en el ser humano? ›

La Física Cuántica, es la física de las posibilidades, una manera de describir el mundo. Su campo de actuación es el de las partículas elementales, que se desenvuelven de manera misteriosa para la percepción ordinaria, ajenas a las leyes de los objetos físicos, dando lugar a diferentes interpretaciones.

¿Cuál es un ejemplo de tecnología cuántica? ›

Many devices already available are fundamentally reliant on the effects of quantum mechanics. These include laser systems, transistors and semiconductor devices, as well as other devices such as MRI imagers.

¿Cómo cambiará la física cuántica el mundo? ›

Conclusiones clave. Desde el siglo XX , la física cuántica ha revolucionado nuestra comprensión de los principios fundamentales de la física (materia, corriente eléctrica, enlaces químicos, etc.). En términos prácticos, la física cuántica permite estudiar y controlar objetos microscópicos individuales .

¿Qué es la física cuántica explicación para principiantes? ›

Entendemos la física cuántica (llamada también mecánica cuántica) como aquella rama que deriva de la Física y se centra en el estudio de la materia en proporciones muy pequeñas. Estas proporciones se dan a nivel molecular, atómico e incluso en tamaños más reducidos.

¿Dónde se utiliza la tecnología cuántica? ›

​ Según el experto en tecnología cuántica Paul Martin, la tecnología cuántica promete mejoras en los dispositivos cotidianos, como la navegación, los sistemas de cronometraje, la seguridad de las comunicaciones, las computadoras y una imagen médica más precisa.

¿Qué país lidera la física cuántica? ›

China sigue siendo el país con la mayor inversión en tecnología cuántica, con una inversión total anunciada de 15.300 millones de dólares. China también lleva la delantera al considerar las patentes cuánticas por país.

¿Por qué es importante la tecnología cuántica? ›

Las tecnologías de detección cuántica tienen una amplia gama de aplicaciones, que incluyen atención médica y investigación médica, monitoreo ambiental, construcción, energía, navegación y defensa. Son resistentes a interferencias electromagnéticas y interferencias .

¿Qué beneficios nos trae actualmente la computación cuántica? ›

Gracias a la informática cuántica se podrían descubrir nuevas medicinas y materiales para su uso clínico. No solo eso, sino que además impulsaría el aprendizaje automático cuando existe un gran flujo de datos e imágenes médicas. Y otra de las grandes posibilidades que aporta es el desarrollo de la seguridad.

¿Cuál es el problema que se presenta en la computación cuántica? ›

Aunque la computación cuántica presenta en la práctica problemas evidentes de escalabilidad y decoherencia, permite realizar multitud de operaciones simultáneas y eliminar el efecto túnel que afecta a la programación actual en la escala nanométrica.

¿Qué significa que el mundo sea cuántico? ›

En física se define como mundo cuántico aquel en el que debido a sus pequeñas dimensiones (y al reducido número de partículas que componen cualquier sistema) se ponen de manifiesto los efectos cuánticos de la materia.

¿Qué significa que sea cuántico? ›

Cuántico es un adjetivo que se utiliza en el campo de la física. El concepto se refiere a lo vinculado con unos ciertos saltos de la energía al emitir o absorber radiación, que se conocen como cuantos.

¿Qué sucede en el mundo cuántico? ›

En el mundo cuántico las certidumbres de la física clásica dejan paso a una dimensión de probabilidades. Y también se registran fenómenos que pueden parecer extraños, como la conexión entre objetos aunque estén distanciados.

¿Cómo es el tiempo en el mundo cuántico? ›

Demuestran que los sistemas cuánticos pueden evolucionar simultáneamente a lo largo de dos flechas de tiempo opuestas, tanto hacia adelante como hacia atrás en el tiempo.

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Name: Reed Wilderman

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Job: Technology Engineer

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