revolucion cauntica

la revolcion cuantica

Revolucionario y reciente descubrimiento: imagen de un corral cuántico en el que se aprecia un átomo fantasma como “reflejo” de un átomo real

Hace cien años, un físico llamado Plank hizo un descubrimiento que ha marcado la historia de este siglo. Sus ideas dieron lugar a una teoría, que hoy en día llamamos mecánica cuántica, y que es la base de muchos de losdesarrollos tecnológicos que se han producido en este siglo. Así, el funcionamiento de los láseres, los semiconductores (con los que se construyen equipos informáticos), los reactores nucleares, etc., está basado en la mecánica cuántica. En particular, se puede decir que gran parte del hecho de que nos encontremos en la «era de la información» (gracias a los ordenadores) se lo debemos a esta teoría. Ademásde todas estas aplicaciones tecnológicas, la teoría introdujo una nueva forma de ver la naturaleza, algo que hasta hace poco tiempo llamó más la atención de filósofos que de físicos.

Según la mecánica cuántica, las propiedades de los objetos no tienen por qué estar bien definidas mientras no los observamos. Por ejemplo, si tengo una moneda en la mano y después de abrir la mano veo que está en“cruz”, esto no implica que antes de abrir la mano la propiedad de la moneda (estar en cara o en cruz) estuviera definida (fuera cruz). De acuerdo con la mecánica cuántica, mientras no observamos, existen situaciones intermedias entre la cara y la cruz (algo así como “un poco de cara y un poco de cruz”), que se llaman superposiciones cuánticas. En el momento que observamos, la propiedad quedabien definida (cruz en este ejemplo). Por supuesto, el demostrar que existen superposiciones parece imposible, pues para obtener cualquier resultado siempre tendremos que observar, y entonces… desaparece la superposición.

Una nueva computación

En cualquier caso, hace ya tiempo se verificó experimentalmente esta extraña propiedad de la mecánica cuántica. Desde hace unos pocos años se ha vistoque las superposiciones cuánticas pueden dar lugar a una nueva revolución dentro del mundo de la comunicación y de la computación. En particular, pueden ser utilizados para el intercambio de mensajes secretos (criptografía cuántica) o para crear algoritmos matemáticos que permitirían resolver problemas que, hoy por hoy, parecen irresolubles (computación cuántica).

De manera general, al realizarun cálculo con un ordenador tenemos que introducir una “input” (un número o una palabra) que, tras un proceso físico, se convierte en un “output”, el resultado deseado. En los ordenadores que tenemos a nuestra disposición, este proceso físico está relacionado con el movimiento de electrones dentro de algunos materiales. Estos fenómenos, aunque tienen su explicación dentro del marco de la mecánicacuántica, no utilizan explícitamente el principio de superposición cuántico. Por eso, a estos ordenadores se les suele llamar ordenadores clásicos. Un ordenador cuántico sería aquél en el que el proceso físico está basado en el principio de superposición. Básicamente, esto significa que, además de poder introducir y obtener ciertos números como “inputs” y “outputs”, también podemos utilizarsuperposiciones de números. Esta posibilidad hace que un ordenador cuántico sea mucho más potente que los que tenemos hoy en día.

Los ordenadores son cada vez más potentes y hoy podemos hacer con ellos cosas que resultaban inimaginables hace veinte años. Continuamente se están produciendo descubrimientos que permiten hacer circuitos electrónicos más pequeños, a la vez que más rápidos. La potenciade un ordenador cuántico, sin embargo, no tiene nada que ver con estos descubrimientos, sino con que la mecánica cuántica proporciona “nuevas reglas de juego” (superposiciones) para poder realizar cálculos. Esta afirmación se puede ilustrar con un ejemplo.

Imaginemos que las leyes que conocemos sólo nos permitiesen sumar como hacen los niños pequeños; es decir, contando. Así, si quisiéramos...