Nobel de Física 2022: cómo tres científicos sentaron bases de la segunda revolución cuántica

Tres científicos acaban de recibir el reconocimiento más alto de la física mundial por haber demostrado experimentalmente algo que parecía imposible: que dos partículas pueden estar conectadas instantáneamente, sin importar cuán lejos se encuentren la una de la otra. El francés Alain Aspect, el estadounidense John Clauser y el austriaco Anton Zeilinger ganaron el Premio Nobel de Física 2022 por sus trabajos con fotones entrelazados, un logro que la comunidad científica llevaba años esperando que fuera reconocido.

La Academia Real Sueca de Ciencias decidió honrar sus contribuciones "por sus experimentos con fotones entrelazados, estableciendo la violación de las desigualdades de Bell y siendo pioneros en la ciencia de la información cuántica". Lo que esto significa, en términos concretos, es que estos tres investigadores probaron experimentalmente que la naturaleza se comporta de maneras que desafían la intuición: que las partículas atómicas no tienen propiedades definidas hasta que se miden, y que lo que sucede a una partícula en un par entrelazado afecta instantáneamente a su pareja, incluso si están separadas por grandes distancias. Christian Schmiegelow, investigador del Conicet en Buenos Aires, explicó que antes de estos trabajos solo existía un debate teórico. "Demostraron que sí los sistemas pueden estar conectados e influidos a grandes distancias inmediatamente", señaló.

Esta investigación tiene raíces profundas. En 1935, Albert Einstein, Boris Poldosky y Nathan Rosen plantearon una paradoja que cuestionaba la mecánica cuántica: ¿cómo era posible obtener información completa sobre un sistema midiendo solo una de sus partes? Einstein consideraba esto inaceptable. Décadas después, en los años 60, el físico John Stewart Bell desarrolló una desigualdad matemática que permitía poner a prueba si las partículas entrelazadas contenían "variables ocultas", instrucciones previas que determinaran sus comportamientos. La teoría cuántica predecía que ciertos experimentos violarían esta desigualdad de Bell, mostrando correlaciones más fuertes de lo que sería posible de otro modo. Los tres ganadores del Nobel realizaron esos experimentos y confirmaron que la mecánica cuántica tenía razón.

Lo que hace revolucionario este trabajo es que abrió la puerta a controlar sistemas cuánticos a nivel de partículas individuales. Miguel Larotonda, jefe de la división de óptica cuántica del CITEDEF en Argentina, explicó la diferencia entre dos eras de la tecnología cuántica. La primera, a principios del siglo XX, permitió crear transistores y láseres explotando el comportamiento cuántico de sistemas colectivos. "Ahora, con la segunda revolución se trata de dominar átomos, iones o fotones individualmente", afirmó. Uno de los hitos más espectaculares fue el experimento de teleportación cuántica de Zeilinger. En 2004, publicó en la revista Nature cómo había logrado transferir propiedades de fotones entre dos laboratorios separados por el río Danubio, usando una red de fibra óptica de 600 metros tendida en un túnel bajo el río. Era la primera vez que la teleportación cuántica se realizaba fuera de los laboratorios.

Esta segunda revolución cuántica ya está transformando el mundo. Los países desarrollados han comenzado una carrera de inversiones sin precedentes. Según datos de McKinsey, China ha invertido 15.000 millones de dólares en financiación gubernamental para desarrollo cuántico. La Unión Europea planea destinar 7.200 millones de dólares. Estados Unidos prometió 1.300 millones, el Reino Unido 1.200 millones, India y Japón 1.000 millones cada uno, y Rusia planea gastar el equivalente a 700 millones de dólares. Canadá, Singapur e Israel también tienen programas nacionales, y empresas privadas están realizando inversiones significativas.

La tecnología cuántica promete transformar múltiples sectores: servicios financieros, logística, transporte, ciencia de materiales, agricultura, salud y ciberseguridad. Anders Irbäck, presidente del Comité Nobel de Física, señaló que "está surgiendo un nuevo tipo de tecnología cuántica" cuya importancia va más allá de las cuestiones teóricas sobre la interpretación de la mecánica cuántica. En Argentina, el gobierno creó en junio de 2022 un programa nacional dedicado específicamente a ciencia y tecnologías cuánticas, dependiente del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación. El objetivo es llegar a 2025 con líneas de investigación en metrología, sensado y computación, construir la primera red cuántica para intercambio seguro de claves entre instituciones académicas y de defensa en el área metropolitana de Buenos Aires, y realizar 100 talleres cuánticos en escuelas primarias y secundarias del país.