Estoy muy entusiasmada por ver que finalmente se ha otorgado el Nobel de Física a los fundamentos de la física cuántica. Aspect, Clauser y Zelinger lideraron los experimentos que permitieron demostrar que los fenómenos cuánticos no pueden ser descritos con la física clásica, y que, por tanto, van más allá.  

Estos hallazgos propiciaron que se empezaran a utilizar las propiedades cuánticas para desarrollar nuevas formas de comunicación y computación. En palabras del comité del Nobel de Física: esto es un Nobel que reconoce el poder de la mecánica cuántica. 

El trabajo que ha realizado la comunidad científica en los últimos 50 años, dando el paso de simplemente usar la física cuántica pata entender la naturaleza a diseñarla, finalmente se ha visto recompensado. Los estados entrelazados son la base de la tecnología e información cuántica que viene y que ha dado ya sus primeros frutos.

El entrelazamiento cuántico significa que múltiples partículas están unidas entre sí de tal manera que la medida del estado cuántico de una partícula determina los posibles estados cuánticos de las otras partículas. Esta conexión no depende de la ubicación de las partículas en el espacio; es independiente de la distancia que exista entre ellas. Incluso si la distancia que separa las partículas entrelazadas es de miles de millones de millas, el cambio en una partícula de las partículas inducirá un cambio en la otra. Es fascinante.

Estoy muy contento de ver que el Premio Nobel de 2022 reconoce la física cuántica. Los tres físicos laureados, Alain Aspect, John F. Clauser y Anton Zeilinger, son candidatos brillantes y consagrados desde hace muchos años, que han hecho contribuciones importantes y han tenido un gran impacto. 

Los tres galardonados trabajaron en la línea fundamental de la información cuántica en los años 70 y 80 del siglo pasado usando fotones —no materia, sino radiación electromagnética—, para verificar esos efectos misteriosos de la física cuántica que suceden entre partículas atómicas a distancia. 

Lo que ellos verificaron fue el principio de entrelazamiento cuántico, que dice que, si uno entrelaza o conecta dos átomos o dos partículas de luz con esta propiedad, luego las puede poner a distancia y siguen teniendo un tipo de comunicación que es imposible de imaginar en términos convencionales. Existe una comunicación entre las partículas debido al entrelazamiento cuántico que no se puede explicar de otra manera que no sea mediante los principios de la física cuántica, que rompen la intuición cotidiana. Este entrelazamiento cuántico hoy en día se ha verificado a miles de kilómetros de distancia. 

En sus inicios, en 1900, con Max Planck, Einstein, Schrödinger y Heisenberg, la física cuántica estaba en el marco de lo teórico; con Aspect, Clauser y Zeilinger comienza una época de experimentos de información cuántica, llega la asociación de los principios de la física cuántica con el procesamiento de la información, y con ella, la computación cuántica. Debido a este fenómeno de entrelazamiento cuántico se conjetura que muy pronto, en cinco años, tendremos ordenadores cuánticos capaces de hacer cómputos en tiempos inferiores a un segundo que, de otro modo, con los superordenadores actuales, tardaríamos miles de años en hacer. Estamos hablando de una rama de la física teórica que se ha trasladado a tecnologías cuánticas, un negocio tan consolidado que los gobiernos en Europa, Asia y EE UU están invirtiendo miles de euros en ellas, y ya existe en torno a ellas una competencia mundial, geopolítica y de soberanía tecnológica. Yo mismo he creado dos empresas tecnológicas de computación cuántica, una en España y otra en Alemania. 

Durante décadas, el entrelazamiento cuántico fue solo una curiosidad teórica y la propia mecánica cuántica era solo una buena teoría, que tal vez no fuera una descripción completa de la naturaleza. Los experimentos dirigidos por los premiados mostraron, entre otras cosas, que la teoría cuántica es la única descripción razonable para los resultados que se observan en la escala de unas pocas partículas, descartando otras alternativas, y que el entrelazamiento cuántico es una realidad experimental indiscutible.  

Esto les permitió abrir las puertas de los experimentos al desarrollo del campo de la información cuántica que, con el tiempo, ha dado lugar a las modernas tecnologías cuánticas, como los ordenadores cuánticos, que en los últimos años han experimentado un gran desarrollo, pasando de las ideas a los hechos. 

El creciente desarrollo de las nanotecnologías cuánticas y en particular de la información cuántica tiene enormes implicaciones en la transferencia segura de información, así como en la computación cuántica. 

Una de las propiedades más fascinantes de la mecánica cuántica es la presencia de estados entrelazados entre dos partículas. En dichos estados las partículas se comportan como una unidad y lo que le sucede a una de ellas determina lo que le sucede a la otra incluso si la distancia entre ellas es grande. 

Para investigar el origen de la correlación entre partículas, John Bell propuso una   relación matemática llamada “Bell inequality”. La violación de esta relación matemática apoyaba la mecánica cuántica como origen de esta correlación frente a otras teorías basadas en variables ocultas. 

John Clauser y Alain Aspect realizaron experimentos basándose en las ideas de Bell, que violaban la relación matemática propuesta por Bell, demostrando así la mecánica cuántica como la base para explicar la evidencia experimental. 

Anton Zeilinger, asimismo, realizó experimentos pioneros basados en estados entrelazados y demostró el fenómeno conocido como teleportación cuántica, que permite transferir el estado cuántico de una partícula a otra distante. 

Las contribuciones de Clauser, Aspect y Zeilinger han sido fundamentales, no solo para entender mejor las propiedades mecanocuánticas en las que se basa la transferencia de información, sino por sus numerosas aplicaciones en el campo de las nuevas tecnologías cuánticas.

El premio Nobel de Física de este año es altamente merecido y anticipado desde hace bastante tiempo. Se premian a tres brillantes investigadores por demostraciones experimentales que contribuyeron radicalmente a consolidar los fundamentos de la física cuántica. Estos experimentos demostraron genuinamente una propiedad, el entrelazamiento, que no se puede explicar con la física clásica, usando una herramienta, las desigualdades de Bell, ingeniadas por un científico igualmente brillante y merecedor también de este premio. Sin duda, este premio es otro reconocimiento al valor fundamental de la ciencia básica, sobre la que se construyen y sin la cual serían impensables otros desarrollos posteriores tan importantes, como la computación cuántica, la comunicación cuántica y la sensórica cuántica.