La computación cuántica ya no es ciencia ficción

El Premio Nobel de Física se otorgó a John Clarke (Universidad de California en Berkeley), Michel H. Devoret (Universidad de Yale y Universidad de California en Santa Bárbara) y John M. Martinis (Universidad de California en Santa Bárbara) por demostrar y controlar efectos cuánticos en circuitos superconductores.

Ellos sentaron las bases de sensores ultrasensibles capaces de medir campos magnéticos ínfimos y para diversos desarrollos cuánticos actuales. Con su trabajo, abrieron un nuevo horizonte en esta área.

Ricardo Gutiérrez Jáuregui, investigador del Instituto de Física de la UNAM, señaló en entrevista: “Es asombroso que les dieran el Nobel a estos físicos, aunque era de esperarse; de hecho, ya se lo merecían porque sus experimentos son realmente impecables”.

Sus investigaciones las realizaron en las décadas de los 80 y 90 y hasta la fecha influyen cada vez más en las tecnologías actuales; gran parte del desarrollo que hizo viables a los qubits superconductores –como la arquitectura transmon y el control de la coherencia cuántica– se consolidó durante las décadas de 2000 y 2010, impulsando la actual era de la computación cuántica.

En qué consiste su conocimiento

Los ganadores experimentaron con circuitos superconductores del tamaño de unos pocos milímetros, fabricados con materiales especiales que conducen electricidad sin resistencia. En ellos manipularon corrientes y voltajes macroscópicos que conservan propiedades cuánticas, algo que parecía imposible décadas atrás.

En esos experimentos demostraron fenómenos como el tunelamiento cuántico (cuando una partícula atraviesa una barrera que sería infranqueable según la física clásica) y la coherencia cuántica (que se refiere a un estado cuántico que mantiene su fase durante un cierto periodo de tiempo) en sistemas artificiales.

Lo anterior es importante desde el punto de vista tecnológico porque estos circuitos pueden construirse a voluntad, con propiedades controlables, para crear las piezas de futuras máquinas cuánticas.

“Hasta cierto punto, podemos controlar sus propiedades, hacer que interactúen entre ellos de manera particular y esto nos da diferentes piezas para construir las máquinas que necesitemos”, indicó Gutiérrez Jáuregui.

En la actualidad, estos circuitos superconductores son la base de los SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), dispositivos extremadamente sensibles capaces de medir campos magnéticos miles de veces más débiles que los generados por el cerebro humano.

Esta tecnología permite obtener información precisa sobre procesos físicos, biológicos o geológicos y habilita nuevas herramientas para navegación y sensores.

Además, controlar estos circuitos abre la puerta a nuevas formas de procesar información. Para explicarlo, Gutiérrez Jáuregui usó una metáfora: “Si se tiene un ábaco estándar se pueden realizar operaciones matemáticas (sumar, multiplicar y restar), pero con esta tecnología se podría construir un ábaco que siguiera diferentes reglas. Por ejemplo, se podrían hacer varias operaciones en paralelo y así simular el efecto de muchos ábacos a la vez. Como resultado se podrían hacer operaciones cada vez más difíciles y con esto elaborar diferentes predicciones”.

De hecho, esta arquitectura superconductora es la base que hoy emplean compañías como IBM y Google para sus procesadores cuánticos.

Reconocimiento tardío

Como sucede con otros descubrimientos históricos, el Nobel llega años después de los experimentos. “¿Le preguntarías a un bebé para qué sirve algo? Deja que crezca y eventualmente se verá su impacto en la sociedad”, decía Michael Faraday al hablar de la fuerza electromagnética en el siglo XIX.

De ese modo, los Nobel de 2025 se apoyan en décadas de trabajo que conectan con descubrimientos previos: el de 1972 reconoció la teoría BCS, que explica la superconductividad; el de 1973 premió el efecto túnel en superconductores y semiconductores, origen del efecto Josephson y de los SQUID.

La física cuántica nació en 1900, cuando Max Planck propuso que la luz se emite en pequeños paquetes de energía llamados cuantos (hoy conocidos como fotones). Este hallazgo abrió la puerta a toda la física cuántica moderna.

En el caso de la UNAM, cuenta con laboratorios de frontera en gases cuánticos, átomos ultrafríos y microscopía óptica avanzada, que brindan datos de primera mano para teorías de vanguardia.

Actualmente, se busca expandir su capacidad en circuitos superconductores, la cual es un área clave para tecnologías cuánticas y para aumentar la competitividad internacional.

En el Laboratorio Nacional de Materia Cuántica –que agrupa 11 laboratorios de distintas instituciones– se exploran arquitecturas experimentales, seminarios y colaboraciones que impulsan nuevas preguntas y soluciones.