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El enredamiento cuántico pronto se meterá más en nuestras vidas: Luis Orozco

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    • El físico participó en el ciclo Universidades por la ciencia que coordina Jaime Urrutia Fucugauchi, miembro de El Colegio Nacional.
    • Orozco ofreció la conferencia “El enredamiento cuántico: de su descubrimiento e incredulidad, a su cuantificación y utilización por las tecnologías cuánticas”.
    • Durante su charla afirmó: “el enredamiento es una realidad, es un recurso” y llamó a los jóvenes científicos a utilizarlo.

Como sucedió con la energía eléctrica que cambió “nuestra vida cotidiana de una manera radical”, el enredamiento cuántico “poco a poco se va ir metiendo en nuestras vidas”, estimó el físico mexicano Luis Orozco, al participar en el Ciclo Universidades por la ciencia, que organiza El Colegio Nacional junto con Fundación UNAM y otras universidades y centros de investigación.

Orozco dictó, de manera virtual y a través de las redes sociales de la institución, la conferencia “El enredamiento cuántico: de su descubrimiento e incredulidad, a su cuantificación y utilización por las tecnologías cuánticas”, como parte de la serie de ponencias que coordina el ingeniero geofísico Jaime Urrutia Fucugauchi, miembro de El Colegio Nacional.

Antes de dar la palabra a Orozco, el colegiado afirmó que el ciclo de conferencias está enmarcado en el Año Internacional de las Ciencias Básicas para el Desarrollo Sostenible de Naciones Unidas y Unesco, “en el cual Fundación UNAM es la representante en el consejo de asesoría científica de este programa”.

Pero ¿cuáles son los usos del enredamiento cuántico?, preguntó Luis Orozco: “es un recurso, y la idea que me gusta pensar es como lo que les pasaba en el siglo XIX tras entender la energía y cuantificarla, se dieron cuenta que había diferentes tipos de energía, pero que no era igualmente utilizable, todos preferimos utilizar electricidad a cualquier otra, la maravilla que es la energía eléctrica, su transportabilidad y su disponibilidad han hecho que nuestra vida cotidiana cambia de una manera radical”.

“De esa misma manera yo sueño que el enredamiento poco a poco se va a ir metiendo en nuestras vidas”, dijo. El integrante del Joint Quantum Institute, Universidad de Maryland, Estados Unidos, señaló tres usos prácticos que actualmente tiene el enredamiento cuántico.

“La primera cosa en la que se metió y que escuchamos es en incrementar tremendamente la seguridad de la trasmisión de llaves para desencriptar, hay un par de algoritmos que prácticamente garantizan que es segura la transmisión siempre y cuando el tamaño de la transmisión, el número de bits que se envíen no sea mayor que el mensaje, que la clave que se está usando para encriptar el mensaje, tiene que ser del mismo número de bits que el mensaje que se quiere enviar”, dijo.

Otro uso, generalmente asociado a la ciencia ficción, aseguró, es la teletransportación. “Los que crecimos con “Viaje a las estrellas”, la teletransportación se nos hace una cosa de ficción, de la televisión de los 60, de los 70, pero es una realidad hoy en día, no podemos teletransportar a un ser humano, pero sí podemos teletransportar a un estado cuántico, si podemos teletransportarlo gracias a que lo enredamos, hay que enredar el primer estado cuántico y luego compartir”. Como tercer uso, señaló, “es la simulación cuántica”.

Orozco, señaló, “el enredamiento es una realidad, es un recurso, y sobre todo es de ustedes el cómo usar ese recurso; de que nos hemos portado mal con la energía, el calentamiento de nuestro planeta responde a una gran cantidad de cosas que hemos estado usando para producir energía que no son particularmente limpias, yo no estoy diciendo que el enredamiento vaya a ser siempre limpio, pero existe por todas partes”.

Las tecnologías cuánticas, aseguró, “han comenzado, pero en todo el enredamiento que tenemos disponible para nosotros no es igualmente utilizable”. Orozco recomendó a los jóvenes investigadores utilizar el recurso: “De ustedes es el futuro”, dijo.

Orígenes cuánticos

Al iniciar su ponencia, Luis Orozco la dedicó al físico experimental Alain Aspect, quien recibirá el Premio Nobel de Física, “a quien conozco desde 1982; él y toda su familia me han recibido de una manera muy especial, es una amistad científica y personal”.

El científico se enfocó en brindar una breve historia de la mecánica cuántica, hasta llegar al planteamiento del enredamiento cuántico que revolucionó las primeras ideas. “Curiosamente podemos decir qué día se le prendió el foco por primera vez a Planck, fue el 7 de octubre de 1900 cuando el profesor Rubens le mostró el resultado de la medición de unos espectros del color de la luz que estaba emitiendo un cuerpo caliente y no entendía esa forma que tenía el espectro”.

“Planck estuvo intrigado por los resultados y esa noche se le ocurrió la forma y se la mandó al profesor Rubens y en la explicación fue cuando se le ocurrió que, en realidad, la energía, al igual que la materia, siempre viene en paquetes, en átomos, nunca hablamos de medio átomo de hidrógeno, siempre hablamos de átomos de hidrógeno, y parece ser que la energía viene en paquetes y decimos los físicos está cuantizado”.

Más tarde, entre 1900 y 1915, “unos gigantes de la física, entre Planck, Einstein y Bohr se pusieron a trabajar y crearon una estructura lo suficientemente fuerte para predecir el espectro, esto es decir los colores del hidrógeno y medio le pegaba a los colores del helio, pero las cosas se pusieron mucho más interesantes porque en los siguientes 10 años, entre 1920 y 1930 se da una consolidación, se estructura la mecánica cuántica ahora si de una manera mucho más consistente, se utilizan herramientas matemáticas muy sólidas, se inventan herramientas matemáticas nuevas para ello”.

A esos nombres siguieron los de De Broglie, Heisenberg, Schrodinger, Born, Von Newman, Dirac, Fermi, Wigner, aunque “me duele decir, pero no hubo un componente femenino lo suficientemente fuerte en esa época, eso está cambiando y tiene que cambiar más de lo que pasó”.

En esa primera revolución cuántica, señaló Orozco, “lo que más impresionó a todo el mundo, lo que más motivó las aplicaciones y todo lo demás, fue el gran debate de si un objeto era una onda o una partícula, ese debate sigue emocionando, es la luz una onda, es la luz una partícula, es un electrón una onda o una partícula, y precisamente a raíz de ese debate y del uso de esta formulación matemática, esta descripción de la naturaleza, en base a una serie de reglas muy específicas que son el álgebra lineal, el espacio de Hilbert, dieron origen a un cambio radical en las aplicaciones tecnológicas”.

Gracias a la mecánica cuántica, señaló, se dio la invención del transistor en los años 40, “que cambió completamente la forma en que se amplifican las señales eléctricas y posibilitó la creación de las computadoras que hoy nos acompañan y que nos permiten estarnos viendo y hablando en muy diferentes lugares del mundo”.

“Otro ejemplo es la concepción en 54, la primera creación en 60, es el láser, cosas tan importantes como la resonancia magnética, tanto en su parte clínica como en su parte de investigación, que se utilizan muchísimo en áreas tan diferentes como la mecánica de materiales, y en muchas otras cosas”. 

Pero, además, señaló, el GPS también es un inventó propiciado por la mecánica cuántica: “Es impresionante para saber dónde estamos, yo a veces me río y digo que lo necesitamos incluso para saber dónde está la puerta del cuarto: le preguntamos al localizador, que al final de cuentas busca una serie de satélites y lo puedo hacer gracias a que estos satélites tienen relojes atómicos y que están basados justamente en esta superposición”.

Un elemento de la mecánica cuántica es su capacidad predictiva “cómo se comportan los objetos, desde el punto de vista científico, lo que queremos los científicos es predecir, lo importante en esta vida es predecir no entender, los seres humanos nos hemos pasado tratando de entender la naturaleza, y a veces hemos logrado una predicción, pero fue Galileo el que dijo ‘no, no, no, tenemos que predecir y debemos tener una formulación matemática’”.

“Esa capacidad predictiva que tiene la mecánica cuántica no se termina con estas cosas raras de interferencia de electrones, de átomos, partículas de fotones, no, el trabajo científico es precisamente para indagar nuevas predicciones a partir de teorías antes de que hayan sido observadas, por ejemplo, Maxwell hizo sus ecuaciones y no se dio cuenta de todas las aplicaciones que predicen sus ecuaciones”, señaló.

Fue en 1935 que, como respuesta a un artículo de Einstein, “otro padre de la mecánica cuántica, Schrödinger” escribe una carta al físico alemán y “por primera vez utiliza, él es el que inventa la palabra enredamiento por primera vez”.

La conferencia “El enredamiento cuántico: de su descubrimiento e incredulidad, a su cuantificación y utilización por las tecnologías cuánticas”, impartida por el físico mexicano Luis Orozco, se encuentra disponible en las redes sociales de la institución.

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