El mágico comportamiento de los electrones y los ordenadores cuánticos

Y es que el principio de incertidumbre permite que los electrones hagan magia. Así, un electrón, un electrón solitario, pasa por una doble rendija y produce un patrón de interferencia, porque los electrones se mueven por todos los caminos posibles para ir desde una posición hasta otra, desapareciendo de un sitio y apareciendo en otro diferente o estar en dos posiciones simultáneamente, y lo que ahora nos incumbe: pueden atravesar barreras por lo que llamamos efecto túnel.

Este extraordinario comportamiento no se observa a nivel macroscópico ¡Nadie ha visto que un bolígrafo se desdoble en dos! (A no ser que tenga que ir de urgencias a que se lo miren). Pero… El premio Nobel de Física 2.025 se lo concedieron al británico John Clarke (Cambridge, 1.942), al francés Michel Devoret (París, 1.953) y al estadounidense John Martinis (1.958), los tres profesores de Física en distintas universidades, «por sus descubrimientos pioneros en mecánica cuántica macroscópica, específicamente en el efecto túnel cuántico y en la cuantización de la energía en circuitos eléctricos superconductores». El haber conseguido hacer estos experimentos a nivel visible y manejable es un paso más hacia «el desarrollo de ordenadores cuánticos estables y sensores de alta precisión».

Los ordenadores cuánticos no computan en placas de silicio, como los ordenadores digitales, sino en átomos. Para ello, los átomos deben tener coherencia, es decir, vibrar al unísono, lo que requiere trabajar a temperaturas próximas a cero grados Kelvin (0K); de no ser así, se producirían errores en los cálculos. En un ordenador digital, la unidad de información, el bit, toma los valores 1 y 0; pero en un ordenador cuántico la unidad puede ser 1 y 0 a la vez por superposición cuántica, con lo que el cúbit (qbit) toma los valores 00, 01, 10 y 11. En consecuencia, su capacidad de cálculo sería tan superior que mandarían a la papelera todo lo hecho por vía digital.

El físico teórico estadounidense Michio Kaku (San José, 1.947) en su libro traducido al español ‘Supremacía Cuántica’, enumera una larga lista de conquistas que se podrían intentar conseguir con la ayuda de los ordenadores cuánticos. Apuntamos algunas de ellas: Una fotosíntesis artificial para crear plantas con mayor eficacia energética. Mejoras en el diseño de las baterías de litio. Descubrir el mecanismo de los antibióticos para matar bacterias y crear nuevos fármacos. Estudio de la inmunoterapia para el tratamiento de enfermedades autoinmunes. Aumento de la información genética sobre el cáncer. Estudio del modo en el que la geometría de la proteína influye en su función. Dilucidar los mecanismos del envejecimiento para conseguir ¡la inmortalidad! (Lean el libro para más soñar).

El profesor Kaku es realista: «Construir un ordenador cuántico que resuelva problemas del mundo real está a muchos años vista», dice. En la actualidad se estudian alternativas para aumentar el tiempo de coherencia, entre ellas, disponer de un mayor número de cúbits, como el ordenador que IBM ha instalado en la fundación científica Ikerbasque de Euskadi, que funciona con 150 qbit.

Deja un comentario