Computación Cuantica

Nuevas aplicaciones de la Física Cuántica cien años después
de su creación
Pedro J. Salas
Depto. Tecnologías Especiales Aplicadas a la Telecomunicación
E.T.S.I. Telecomunicación, U.P.M.
Desde antiguo el hombre se ha sentido atraído por la posibilidad de predecir el
comportamiento de la naturaleza. Le han guiado las ansias de conocer y dominar sus
entresijos. Aún estamos lejos decomprenderla completamente, pero ya disponemos de
algunas teorías y modelos físicos que nos ayudan a hacernos una imagen de ella. La
Mecánica Cuántica (MC) es, sin duda, la teoría que ha cosechado los mayores éxitos en
cuanto a describir y predecir nuevos fenómenos. Con ella se describe tanto la materia
(partículas elementales, átomos, moléculas, sólidos y agregados) así como los camposelectromagnéticos que constituyen la luz. La base matemática de su formalismo está
perfectamente establecida, sin embargo, algunas de sus implicaciones filosóficas y de
interpretación son las que dan lugar a ciertos “misterios”. En alguna ocasión se califica
a la MC como una teoría que atenta contra la intuición humana, pero ¿por qué una teoría
surgida para explicar comportamientos microscópicos debe serintuitiva? Después de
todo, nuestra intuición se ha desarrollado en un mundo macroscópico.
Ya desde sus inicios surgieron numerosas e importantes críticas a la interpretación
de la MC, acaudilladas por los propios físicos que la crearon como Bohr, Schrödinger,
de Broglie, Einstein y otros, utilizándose “experimentos pensados” que trataban de
poner en aprietos la descripción cuántica de lanaturaleza. Tales intentos quedaron
durante unos cincuenta años como paradojas académicas sin posibilidad de
comprobación. Los actuales desarrollos tecnológicos son los que han propiciado el
estudio experimental. Los físicos han preguntado a la naturaleza y ésta ha respondido,
aunque no siempre del modo esperado.

Dualismo onda-partícula. Situación histórica1.
Para apreciar la ruptura que la MCiba a plantear respecto a las teorías clásicas,
mencionaremos algunos de los hitos más importantes de su desarrollo. Clásicamente, la
naturaleza está formada por dos tipos distintos y bien diferenciados de entidades: luz
(radiación) y partículas (materia).
En los siglos XVII y XVIII existió una división entre los partidarios de que luz
tuviera una naturaleza corpuscular defendida por Newton, yaquellos que creían en una
naturaleza ondulatoria, como Christian Huyghens. Sin embargo, no se realizaron
demasiados esfuerzos hasta que Thomas Young retomó la explicación seria de estos
fenómenos. El 24 de noviembre 1803, Young expuso su trabajo ante la Real Sociedad
de Londres, mostrando los diagramas de difracción obtenidos haciendo pasar luz a
través de rendijas muy próximas. Laexplicación de los máximos y mínimos que
aparecían se podía realizar fácilmente mediante un modelo ondulatorio.
Por otra parte, la materia parecía bien descrita mediante la mecánica de Newton,
gozando de las típicas propiedades de partícula (posición, trayectorias, etc.). Ambos
entes, ondas y partículas parecían clásicamente bien diferenciados.

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En el año 1900, los físicos tenían una confianzacasi infinita en el poder de la
física clásica para describir la naturaleza. A pesar de todo, existían algunos problemas
“triviales” por resolver. El 27 de abril de 1900 (viernes por la tarde), Lord Kelvin lee en
la Royal Institution de Gran Bretaña en Londres, una conferencia titulada “Las nubes
del siglo XIX en la teoría dinámica del calor y la luz” (publicada en julio de 1901 enPhilosophical Magazine). En palabras de Lord Kelvin
"La física es un conjunto perfectamente armonioso y en lo
esencial acabado, en el que sólo veo dos pequeñas nubes
oscuras: el resultado negativo de la experiencia de
Michelson - Morley y la catástrofe ultravioleta de la ley de
Rayleigh-Jeans"
Afortunadamente, las cosas iban a cambiar
rápidamente y de forma inesperada. La solución del
experimento...