S'acosta una revolució quàntica?

Richard Feynman va ser un físic teòric nord-americà guanyador del premi Nobel, conegut pel seu treball en mecànica quàntica i per la seva capacitat única d'explicar la ciència de manera accessible. En una de les seves famoses classes (n’hi ha prou amb buscar a YouTube "Feynman's lectures"), va començar amb una frase sorprenent, que de seguida va provocar el riure dels estudiants: “Crec que puc dir amb seguretat que ningú entén la mecànica quàntica”.

Més enllà de l'observació de Feynman, és cert que la mecànica quàntica és una disciplina que acostuma a cridar molt l’atenció, sobretot per les afirmacions extremadament antiintuïtives. De fet, és una teoria formulada de manera molt humil: no busca definir la "realitat" en termes absoluts. Més aviat se centra en quina informació podem disposar del món microscòpic i, a partir d'aquesta, intenta predir-ne el comportament. Aquest enfocament basat en la informació ha estat clau per a les innovacions que han revolucionat la nostra societat.

Durant el segle XX, la quàntica va fer possible el transistor, el làser, el GPS o la ressonància magnètica. Tots aquests descobriments conformen el que podríem considerar la primera revolució quàntica, i és fàcil veure com han afectat les nostres vides.

En les darreres dècades, però, s’ha accelerat la nostra capacitat de manipular la matèria a nivell atòmic, sovint en condicions extremes que són difícils d’imaginar: des de màquines que són capaces de reduir la temperatura d’un petit dispositiu molt a prop del zero absolut fins a complexos experiments que aconsegueixen atrapar un àtom individual, que és mil milions de vegades més petit que un mil·límetre. Què en dirien, els antics filòsofs que van teoritzar per primer cop el concepte d’àtom? 

Aquestes capacitats tècniques fan possible el que s’anomena la segona revolució quàntica, apuntant a avenços difícils d’imaginar en àmbits estratègics a nivell científic, industrial i geopolític. En destacaré tres: les comunicacions, la sensòrica i la computació.

Sense entrar en aspectes tècnics, podem dir que les noves tecnologies quàntiques posen en risc els protocols de seguretat de les comunicacions actuals. Aquests protocols es basen en la dificultat de factoritzar números molt grans per als ordinadors clàssics, cosa que, en un futur relativament proper, un ordinador quàntic podria fer en un temps raonable. Ho podem mirar també en positiu: la computació quàntica permetria inspirar sistemes completament segurs, amb el que es coneix com la comunicació postquàntica.

Les capacitats tecnològiques que comencem a desenvolupar permetran a la sensòrica entrar en el terreny de la ultraprecisió. Algun dia ens serà possible aplicar aquesta capacitat per tenir rellotges atòmics molt més precisos que els actuals, i això ens permetria crear sistemes GPS amb capacitats ara impossibles. Segur que els canvis futurs sobre la mobilitat o la logística apareixen de seguida a la ment del lector.

M’estenc una mica en un terreny que conec més, i que em permetrà acabar on indica el títol de l’article: la computació quàntica. Va ser també Feynman qui va introduir una idea aparentment simple: si els ordinadors basats en silici (“clàssics”) tenen moltes dificultats per imitar com funcionen les coses a nivell quàntic, potser necessitaríem un ordinador que funcionés de manera quàntica per entendre realment bé la realitat quàntica. 

Aquesta idea va ser una de les inspiracions per investigar i desenvolupar la computació quàntica. Avui comencem a tenir aquests ordinadors que anomenem “quàntics”, tot i que encara estan molt lluny de poder ser màquines capaces de fer càlculs amb una utilitat concreta, més enllà de la recerca acadèmica.

Bona part d’aquestes noves idees s’estan desenvolupant també a casa nostra. El conjunt de les tecnologies quàntiques és un camp en el qual destaquem de manera rellevant. Em resisteixo a posar-hi noms i cognoms, això sempre és difícil, però hi ha exemples paradigmàtics: en pocs llocs d’Europa es poden lluir portades a Nature parlant de tecnologies quàntiques com les protagonitzades per investigadors de l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO); ordinadors quàntics connectats a grans supercomputadors com el MareNostrum 5, i empreses que desenvolupen xips i microelectrònica per a aquests computadors quàntics.

Acabo posant una mica d’aigua al vi, referint-me al títol que encapçala l’article: malgrat que les expectatives futures d’aquesta segona revolució quàntica són enormes, és feina de tots rebaixar-les a nivells raonables. Moltes de les coses que he escrit en aquestes línies segurament les veurem, però no sabem encara quan, ni exactament amb quina aproximació tecnològica precisa. Haurem de ser hàbils en el balanç: ¿seran les tecnologies quàntiques font de grans revolucions tecnològiques futures? Segur que sí, com ho han estat durant el segle XX. ¿Podem afirmar amb precisió quan i com passaran aquestes revolucions? Em temo que encara no.