“Creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica”, sentenció en 1965 el Nobel de Física Richard Feynman. No hay que desanimarse: el célebre científico se refería a que sus reglas son tan diferentes a las que hemos aprendido en contacto con el mundo físico macroscópico, que resulta imposible hacerlas encajar en nuestro sentido común. Aun así, lo que ha demostrado esta ciencia ya centenaria es que funciona y que nos ha cambiado la vida. 

¿Qué son la ciencia y la tecnología cuánticas? 

Son disciplinas que parten de la física cuántica, que se encarga del estudio de la materia a escalas espaciales muy pequeñas. “La teoría cuántica explica la naturaleza a escala microscópica y a muy bajas temperaturas, es decir, el comportamiento de los electrones, los fotones, etc.”, describe al SMC España David Pérez García, catedrático en el departamento de Análisis Matemático de la Universidad Complutense de Madrid (UCM).  

En el mundo cuántico, “la naturaleza construye una realidad donde partículas y ondas son una misma cosa”, explica Perla Wahnón Benarroch, presidenta de la Confederación de Sociedades Científicas de España (COSCE) y catedrática de la ETSIT de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).  Además, “existe solo con ciertos estados energéticos discretos, estados permitidos cuantizados”, subraya Wahnón. 

¿En qué se diferencian las ciencias y tecnologías cuánticas de las clásicas? 

Pérez García lo explica así: "Las leyes que rigen estos sistemas son muy contraintuitivas desde la perspectiva de los fenómenos macroscópicos a temperatura ambiente a los que estamos acostumbrados”, lo que hace que aparezcan “efectos muy exóticos”, aclara el investigador.  

Estos efectos dan lugar a una tremenda complejidad en el mundo cuántico, de la que surgen fenómenos como las superposiciones, el entrelazamiento, la superfluidez o la superconductividad. 

"Las tecnologías cuánticas —principal línea de investigación del catedrático de la UCM— tienen como objeto utilizar estos efectos exóticos para mejorar nuestras capacidades tecnológicas”, indica Pérez García, como “tener ordenadores más potentes, comunicaciones más seguras, materiales con mejores propiedades o medidas más precisas”.  Además, los postulados originales de la física cuántica desarrollados por John von Neumann a principios de los años 30 del siglo pasado “son lo suficientemente ricos para que, hoy en día, sigan descubriéndose nuevos fenómenos cuánticos exóticos”, apostilla.  

¿Qué aplicaciones tienen ya la ciencia y la tecnología cuánticas? 

Las aplicaciones impactan en desafíos sociales críticos como la medicina, el clima, la energía, la seguridad alimentaria y el agua limpia, con tecnologías que incluyen “la química cuántica, magnetos superconductores, láseres, microprocesadores, fibras ópticas, LED, nuevos materiales, superordenadores, resonancia magnética o microscopios de electrones”, enumera la presidenta de la COSCE. “También explica muchos fenómenos biológicos y físicos de la energía”, comenta Wahnón.  

Los ordenadores cuánticos, que tienen a su disposición más herramientas para resolver problemas complejos, son una nueva revolución tecnológica. “La carrera actual por construir ordenadores cuánticos se puede considerar la nueva carrera espacial”, afirma Pérez García. “Existen prototipos, algunos con un tamaño moderado de hasta 100 unidades o cúbits —bits cuánticos—, pero todavía se trata de dispositivos imperfectos”, explica Diego Porras Torre, presidente del Grupo Especializado en Tecnologías e Información Cuánticas de la Real Sociedad Española de la Física (RSEF). “Grandes compañías tecnológicas como Google o IBM tienen programas de desarrollo experimental de ordenadores cuánticos y su potencial es objetivo de estudio en universidades y centros de investigación”, añade. 

La carrera actual por construir ordenadores cuánticos se puede considerar la nueva carrera espacial

David Pérez García

La computación cuántica proporciona soluciones a la necesidad creciente de capacidad de cálculo, “especialmente en aquellas aplicaciones en cálculo científico, ingeniería o finanzas, que demanden esta capacidad”, subraya Porras. Asimismo, “la simulación cuántica utiliza dispositivos controlables para recrear sistemas cuánticos complejos y avanzar en nuestro conocimiento del mundo microscópico”, dice Porras. 

La encriptación de datos que protegerá a las futuras infraestructuras económicas y financieras será más segura gracias a la comunicación cuántica, que, a través de cúbits, “proporciona seguridad en la transmisión de información, por ejemplo, mediante el uso de fotones individuales”, explica Porras.  

Gracias a la metrología cuántica, con su medición ultraprecisa del tiempo, podemos tener "mejores sistemas de posicionamiento global y una internet de mayor calidad”, apunta Humberto Michinel, catedrático en la Universidad de Vigo, presidente de la Sociedad Europea de Óptica y secretario general de la Comisión Internacional de Óptica (ICO). Esta consiste en “el uso de propiedades cuánticas para efectuar medidas de gran precisión, aprovechando la sensibilidad que proporcionan sistemas atómicos y fotónicos”, señala Porras.  

En la industria médica, con las simulaciones cuánticas “se podrán desarrollar medicamentos personalizados más rápidamente o entender mejor algunos sistemas complejos como el genoma humano o el clima”, indica Michinel. Por ejemplo, la fotónica promete avances en el diagnóstico y la imagen médica. Además, la química cuántica está apoyando el desarrollo de nuevas vacunas y medicamentos.  

En la industria logística y del transporte, estas tecnologías permitirán “el diseño de rutas más eficientes o de redes de energía optimizadas, que podrán resolverse mejor gracias a los algoritmos cuánticos, mejorando la gestión de innumerables recursos”, comenta Michinel.  

En conclusión, “a largo plazo, estas tecnologías redefinirán industrias enteras, mejorarán la calidad de vida y ofrecerán soluciones a problemas globales, como la sostenibilidad energética o la comprensión del cambio climático. También generarán nuevos empleos que requerirán formación avanzada a las nuevas generaciones de tecnólogos”, asegura Michinel. 

¿Cómo nos afecta su evolución? 

La ciencia cuántica describe el mundo físico y “responde al afán humano de entenderlo”, sostiene Pérez García. Reivindicar la importancia del desarrollo de las tecnologías cuánticas “significa apostar por avances que impulsen la innovación en sectores tecnológicos clave como la medicina, la ciberseguridad, las nuevas fuentes de energía o la inteligencia artificial, entre otros campos”, explica Michinel. “Estas tecnologías son esenciales para construir un futuro más sostenible, seguro, innovador y próspero”, resume. 

Ser conscientes de los avances en estas ciencias permite a las sociedades “comprender mejor los cambios que estas tecnologías traen, asegurando que el conocimiento y los beneficios se distribuyan de manera equitativa y que las nuevas capacidades se utilicen de forma ética y responsable”, comenta Michinel. “También fomenta la inversión en educación y la creación de futuros puestos de trabajo de alta calidad”, añade. 

El gran público a menudo recibe una visión distorsionada de la ciencia cuántica, que se presenta como una teoría exótica o incluso conectada con prácticas pseudocientíficas

Diego Porras

“El gran público a menudo recibe una visión distorsionada de la ciencia cuántica, que se presenta como una teoría exótica o incluso conectada con prácticas pseudocientíficas”, señala por su parte Porras. Por ello, comenta que “es necesario divulgar la física cuántica y explicar que se basa en teorías que solo afectan directamente al mundo microscópico, pero que están comprobadas con gran precisión y son la base de otras disciplinas o incluso aplicaciones como el láser y la electrónica. Es muy probable que muchas nuevas aplicaciones de la ciencia cuántica todavía estén por descubrir”, concluye el investigador.  

¿Qué podemos esperar de la celebración de 2025 como el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas? 

 “Para un país como España, dotado de un sistema de universitario y científico de formación e investigación de alta calidad, esta celebración supone una oportunidad para mostrar a la sociedad un aumento de la inversión en un campo que en el futuro generará enormes beneficios económicos”, sostiene Michinel.  

El investigador Diego Porras señala que desde el Grupo Especializado en Tecnologías e Información Cuánticas de la RSEF se está preparando una página web con motivo de esta celebración, en la que se irá actualizando el material y las actividades relativas a ella. También menciona como recurso útil TalentQ, como parte del proyecto Quantum Spain, centrado en computación cuántica.