De la física a la computación cuántica y su cercanía a lo cotidiano en la expo Revolución cuántica

• Espacio Fundación Telefónica repasa en una expo el impacto de la física cuántica
• La telefonía móvil, el GPS o el microondas incorporan tecnologías cuánticas

Exposición "Revolución cuántica" (Espacio Fundación Telefónica)

"Espero que ustedes puedan aceptar la naturaleza tal y como es: absurda”. Esta frase del científico Richard Feynman es una de tantas que se puede leer visitando Revolución cuántica, la nueva exposición del Espacio Fundación Telefónica en Madrid. La cita sirve a modo de advertencia. La física cuántica lleva más de un siglo desmontando las teorías que los científicos, físicos y matemáticos han elaborado sobre el funcionamiento del universo contemplando lo que pasa a su alrededor. Pero cuando se habla de objetos que cambian cuando no los observamos, conexiones entre dos cuerpos separados por miles de kilómetros, o partículas que pueden estar en dos estados simultáneos, suenan más a ciencia ficción que a ciencia.

A pesar de su enfoque más allá de la realidad conocida, la cuántica lleva mucho tiempo presente en nuestra vida cotidiana. “Está detrás de los móviles, de los microprocesadores o los GPS”, asegura a RTVE Noticias María Brancos, responsable de exposiciones de Fundación Teléfonica. Lo afirma cuando estamos a las puertas de una nueva revolución tecnológica, la de los ordenadores cuánticos. La muestra lleva al visitante desde los pioneros de la física hasta el futuro que dibuja esta nueva revolución.

Réplica de un ordenador cuántico que se puede ver en Revolución cuántica JAVIER ARIAS JAVIER ARIAS

Un cambio de paradigma para la ciencia

Lo cuántico ha sido durante décadas sinónimo de lo imposible, de los multiversos (por ejemplo, en los cómics de superhéroes), de las teletransportaciones o las realidades paralelas que han inspirado tantas películas, series de televisión o novelas. Un diálogo bidireccional que se ha retroalimentado desde hace décadas. 

Sin ir más lejos, en ese diálogo entre ciencia ficción y tecnología, “Martin Cooper diseñó el primer teléfono móvil al ver a los personajes de la serie Star Trek comunicándose con dispositivos inalámbricos”, recuerda Sonia Fernández, científica y comisaria de la exposición en una visita guiada para los medios.

“Pensé que quizás la mejor manera de comprender el alcance no sólo tecnológico, sino también del cambio de paradigma que supuso el nacimiento de la mecánica cuántica, era hacer un recorrido por la historia de la ciencia”, explica Sonia a RTVE Noticias, doctora en Información y Óptica Cuántica. Así es como empieza el viaje de esta expo, antes de que existiera el término cuántico.

Vitrinas con escritos pioneros sobre teorías físicas JAVIER ARIAS JAVIER ARIAS

Desde los pioneros de la física a los ideólogos cuánticos

La visita comienza con Galileo, Kepler y Newton. Ellos ayudaron a entender el cosmos como una gigantesca maquinaria predecible. Un lugar donde la causa y el efecto tenían una explicación clara. A principios del siglo XX, esa concepción del mundo comenzó a tambalearse. “Surgen anomalías que las leyes clásicas no podían explicar”, recuerda María Brancos. Max Planck introduce la idea de que la energía no fluye de forma continua, sino en paquetes discretos, los cuantos. “Aquella grieta acabó convirtiéndose en una revolución intelectual que cambiaría para siempre la manera de entender la realidad”, puntualiza Sonia Fernández. 

“En un momento dado, esa situación se resquebraja”, puntualiza María, y “el mundo pasa de ser un mecanismo perfecto, similar al de un reloj, a algo más parecido a un gran pensamiento, a una idea”.

Una expo que propone un cambio de pensamiento

La exposición no se limita al enfoque científico, tal y como revelan las declaraciones de la comisaria y la jefa de exposiciones de Espacio Fundación Telefónica. También aborda cuestiones filosóficas que desencadenan en la ruptura del mundo conocido hasta entonces. La comunidad científica comenzó a plantearse preguntas cómo ¿qué significa observar? ¿qué entendemos por realidad? ¿hasta qué punto la percepción que tenemos del mundo es fiable? La cuántica llegó para cuestionar nuestro lugar en el universo más allá de complejas ecuaciones. 

Para ayudar a comprender este cambio de paradigma y qué supuso para la comunidad científica, en la expo hay un lugar destacado para el arte. Instalaciones, piezas visuales y obras contemporáneas se intercalan en el camino del visitante con el objetivo de traducir conceptos abstractos en experiencias sensoriales. “Toda esa ciencia y tecnología están en diálogo con piezas de arte contemporáneas que buscan respuesta a estas cuestiones científico-filosóficas”, señala Brancos. 

Una de las instalaciones artísticas de Revolución cuántica JAVIER ARIAS JAVIER ARIAS

Presente en los semiconductores, móviles y microondas

Revolución cuántica también quiere hacernos olvidar una idea muy extendida, la de pensar que la física cuántica forma parte de una especulación lejana, que sólo tiene lugar en laboratorios y no mira a lo cotidiano. Lo que mucha gente no sabe es que buena parte de la tecnología actual no sería posible sin ella. “Las personas, en general, piensan que esto de la física cuántica son las cábalas que algunos científicos nos hacemos a puerta cerrada”, dice Sonia Fernández. “Sin embargo, nada más lejos de la realidad”.

Tras los planteamientos teóricos a principio del siglo XX, la primera gran revolución cuántica comenzó en los años 50 y 60. Es cuando los científicos aprenden el comportamiento de los electrones para desarrollar dispositivos electrónicos. El transistor, un componente básico de la electrónica moderna, nace de ese conocimiento. Y después, llegarían cosas más familiares como los semiconductores, el láser, la resonancia magnética, los ordenadores, internet o los móviles. Incluso algo tan habitual como calentar comida en un microondas lleva asociado principios desarrollados por las teorías cuánticas. 

Motor de la tecnología moderna

Gracias a esa primera revolución cuántica, “la física dejó de ser solo una herramienta para comprender la naturaleza y se convirtió en uno de los motores tecnológicos más poderosos de la economía moderna”, recuerda uno de los paneles de la exposición. 

Un tema complejo, pero apasionante por su capacidad de hacernos cuestionar el pensamiento humano y desafiar las leyes de la lógica. La muestra se detiene en aquellas ideas que hicieron tambalear nuestra intuición sobre el universo. Para María Brancos, “es uno de los grandes desafíos de la cuántica: comprender algo que contradice nuestra experiencia cotidiana, nuestro campo de visión”. Y es que las leyes cuánticas actúan a nivel subatómico casi de manera inverosímil.

Por ejemplo, el principio de la incertidumbre de Heisenberg, que plantea que no podemos “conocer simultáneamente la posición y velocidad exacta de una partícula”. O el famoso gato de Schrödinger “que puede estar vivo o muerto dentro de una caja, cualquier estado es válido mientras no se observe”. O el entrelazamiento cuántico que “describe partículas capaces de influirse al mismo tiempo, aunque estén separadas a miles de kilómetros”, son algunos de los ejemplos mencionados por Sonia y María para describir la singularidad de esta tecnología. 

“Nosotros no hemos desarrollado una intuición para entender cómo funciona un electrón”, sostiene la comisaria de la exposición. “Nuestros ojos y nuestra mente han evolucionado para moverse en un mundo macroscópico y no subatómico”, sostiene.

Instalación artística de la expo Revolución cuántica JAVIER ARIAS JAVIER ARIAS

Difícil de concebir, pero las piezas encajan

Y esa idea provocó el rechazo de algunos pensadores y científicos, y sigue siendo desconcertante para parte de la comunidad. “Albert Einstein nunca aceptó del todo sus implicaciones. Le obsesionaba saber cómo era realmente un electrón más allá de las probabilidades matemáticas y las teorías cuánticas no le daban la respuesta que buscaba”, puntualiza Sonia. Sus discusiones con el físico Niels Bohr sobre la naturaleza de la realidad marcaron la historia de la ciencia y están presentes en la exposición. “La mecánica cuántica no nos da una herramienta para responder a esas preguntas”, recalca la científica. “Y, sin embargo, todo encaja”, resalta María Brancos, jefa de exposiciones de Espacio Fundación Telefónica.

La madurez en el conocimiento del comportamiento cuántico ha desembocado en una nueva generación tecnológica, “lo que muchos investigadores llaman la segunda revolución cuántica”, señala Artur García, responsable del equipo de supercomputación cuántica del Barcelona Supercomputing Center (BSC).  Y que es una de las grandes batallas actuales de las grandes compañías tecnológicas y gobiernos, que no quieren perder el tren de la que está llamada a ser la tecnología del mañana.

Computación cuántica, la segunda revolución

En la parte final de la muestra hay una réplica del ordenador cuántico que hay en el centro de supercomputación de Barcelona. A diferencia de los ordenadores actuales que funcionan mediante bits, que solo pueden adoptar dos estados, 0 o 1, los ordenadores cuánticos trabajan en qubits, bits cuánticos capaces de adoptar simultáneamente varios estados a la vez gracias al principio de superposición, “puede ser 1 y 0 al mismo tiempo”, señala Sonia Fernández.

Y esto ha hecho posible desarrollar formas nuevas de cálculo. “Un ordenador cuántico no es simplemente un ordenador más rápido. Es una tecnología radicalmente distinta”, puntualiza Artur García. Y Sonia lo ejemplifica, “sería como pasar de comunicarnos mediante señales de humo a realizar una llamada desde un teléfono móvil”.

Réplica del ordenador cuántico del Barcelona Supercomputing Center JAVIER ARIAS JAVIER ARIAS

Tecnología que opera a temperaturas cercanas a los cero grados

Artur García los describe -mientas nos explica el amasijo de tubos, placas y cables suspendidos en el aire que conforman un ordenador cuántico- como herramientas nuevas para investigar fenómenos imposibles de simular incluso en supercomputadores. “Para mí es una especie de telescopio muy potente que nos permite ver cómo se comportan materiales exóticos”, aclara.  El potencial es enorme. “Simulación de nuevos materiales, desarrollo acelerado de fármacos o nuevos sistemas criptográficos”, enumera. 

El desarrollo de esta tecnología demanda infraestructuras con unas características especiales. Artur García nos explica en detalle cómo los procesadores cuánticos necesitan operar a temperaturas cercanas al 0 absoluto (para la estabilización de los qubits) y requieren sistemas de aislamiento muy sofisticados. En un intento por no quedarse atrás, la colaboración entre países europeos está siendo clave en el desarrollo de estas máquinas y hacer frente así a los avances de Estados Unidos y China en esta materia.

Cambio en la manera de pensar

Dejando de lado los avances tecnológicos, esta exposición insiste en una idea clave: la cuántica es un cambio en nuestra manera de pensar. “Nos ayuda a entender que, como seres humanos, solo somos capaces de comprender un número limitado de cosas”.

Revolución cuántica tiende un puente entre investigaciones extremadamente complejas y el gran público. No se trata de explicar el futuro, sino de acercar los entresijos de la ciencia. Tampoco hay que esperar salir de la expo siendo expertos en cuántica. “La gente tiene que conocer cómo es la ciencia desde dentro”, defiende Artur García, y “cómo afecta a nuestro pensamiento y manera de vivir”. Y aunque nos siga pareciendo abstracta, absurda y difícil de comprender, la tecnología cuántica se perfila como clave para la evolución del siglo XXI. Por eso, una exposición como esta es más que necesaria para comprender el mundo que viene y de dónde procede. 

Revolución cuántica se puede visitar de forma gratuita en Fundación Telefónica (Madrid) hasta el 11 de octubre.