Los ordenadores cuánticos o cómo estar en dos sitios a la vez

No, no es un error en el titular de la entrada. Sí, se ha demostrado científicamente que se puede estar en dos sitios a la vez. La materia, que no nosotros. Resulta paradójico, y va en contra de la lógica, de la física y … de las recomendaciones familiares, pero este aparente galimatías es el que está permitiendo crear ordenadores que dejen atrás, a años luz, a los actuales superordenadores.

Para poner un ejemplo muy gráfico: Summit es uno de los superordenadores más potentes del mundo. Esta criatura cuenta con 250 petabytes (250.000 terabytes) de almacenamiento, para que nunca falte espacio, con un rendimiento de 200 petaflops. Es decir, que esta máquina es capaz de realizar 200.000 billones de operaciones… ¡por segundo!. Se utiliza para cubrir necesidades de cálculo extremo que demandan investigadores de todo el mundo, tanto para su aplicación a la astrofísica como para métodos de predicción que permitan la curación del cáncer. Apabullante.

Pues bien, desde el punto de vista de los ordenadores cuánticos estas cifras quedarán atrás y el avance será enorme, con las implicaciones que ello supone. En este contexto la empresa estadounidense IBM ha presentado el primer ordenador cuántico comercial, tratando con ello de ir más allá de la pura investigación teórica con un avance que en pocos años nos ofrecerá un enorme horizonte de posibilidades.

Pero, para poder comprender todos estos conceptos hagamos un poco de historia. Y para ello es necesaria hablar de la “mecánica cuántica”: es la teoría que explica cómo funciona la realidad a escalas muy, muy pequeñas. La belleza de la mecánica cuántica reside en que predice efectos que desafían nuestra intuición (por ejemplo, la famosa “paradoja del gato de Schröedinger”).

Uno de los más grandes físicos de la historia, contemporáneo de Einstein y también Nobel de Física como él, el danés Niels Bohr, fue uno de los padres de esta teoría. Decía Bohr que aquel que no se extrañe cuando le expliquen la mecánica cuántica, es que no ha comprendido nada. Por su parte, la “óptica cuántica” es la aplicación de la mecánica cuántica al estudio de la luz y sus interacciones con la materia, y tiene mucho que ver con todo esto que hablamos de los ordenadores cuánticos.

Para quien no conozca el experimento que hemos mencionado -la “paradoja del gato de Schröedinger”-, fue planteado por el físico austriaco Erwin Schrödinger en 1935 para ilustrar las paradojas de la mecánica cuántica.

Schrödinger ideó un sistema formado por una caja, cerrada y absolutamente opaca, que contiene un gato en su interior y junto a él una botella de gas venenoso conectada a un dispositivo con una sola partícula radiactiva que tiene un 50% de posibilidad de desintegrarse. Si la partícula se desintegra, el gas se libera y el gato muere.
Bajo los principios clásicos, lo lógico es pensar que una vez acabe el tiempo, hay un 50% de posibilidades de que el gato esté vivo o muerto. Según la mecánica cuántica, en cambio, el gato está vivo y está muerto a la vez.
Si preferís a Sheldon Cooper podéis ver este divertido vídeo

Resulta paradójico pero hay una propiedad en los electrones mediante la cual estos se encuentran en dos lugares distintos a la vez (superposición cuántica de estados). Ambos pueden ser detectados y si se mide el resultado es que el gato está vivo y muerto a la vez. Cuando se abre la caja, cuando entra en juego la función del observador, ese estado se altera y por tanto se conoce si el gato está vivo o está muerto. Es el hecho de observarlo lo que determina que el electrón vaya a un estado u otro. La curiosidad mata al gato, literalmente esta vez.

Y a todo esto, ¿algún español ha hecho descubrimientos importantes en óptica cuántica? Por una vez la respuesta es ¡sí!. Se trata de Ignacio Cirac -la persona más joven en conseguir el Príncipe de Asturias de Ciencias- y al que se considera una de las referencias mundiales en este campo. En el año 2010, obtuvo de forma compartida la prestigiosa Medalla Franklin, uno de los máximos galardones científicos junto con el Nobel. Actualmente Ignacio trabaja en Munich, dirigiendo el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica.

La siguiente pregunta es, ¿la mecánica cuántica tiene alguna aplicación? Absolutamente sí. De lo contrario no tendríamos ordenadores, ni telecomunicaciones modernas, ni radioterapia. La pantalla que tenéis frente a vuestros ojos funciona porque se están produciendo millones de transiciones electrónicas por segundo que se explican con los principios de la mecánica cuántica.

Así pues, y casi sin quererlo, todos los que habéis tenido la paciencia de leer este breve artículo habéis estado inmersos en la mecánica cuántica, esa que ahora IBM nos vende con fuegos de artificio pero que lleva muchos años desarrollándose en silencio. Lo mejor está por venir.