Queremos más tecnologías cuánticas

Nicolas Gisin en su laboratorio en la Universidad de Ginebra en 2013. El presidente de la nueva Comisión Cuántica Suiza es también cofundador de ID Quantique, que comercializa sistemas cuánticos para cifrar mensajes informáticos. Keystone / Salvatore Di Nolfi

La física cuántica está saliendo del laboratorio y entrando en una fase industrial. Suiza, muy bien situada en materia de investigación, no quiere perder ese tren y lanza su propia iniciativa cuántica. Pero, de momento, tiene que hacerlo sin Europa.

Estados Unidos, China y la Unión Europea están invirtiendo cientos de millones en productos que aprovechan las propiedades especiales de lo infinitamente pequeño. Suiza no se queda atrás. Durante los últimos veinte años, el Fondo Nacional de Investigación (FNS), las universidades y el sector privado han invertido cerca de 330 millones de francos en tres Centros Nacionales de Competencia en Investigación (CNCI), el último de los cuales se inauguró en 2020.

¿Cuáles son los resultados? Los comunicados de prensa del FNS aseguran que los investigadores suizos han contribuido, entre otras cosas, a «la demostración del estado superfluido de los condensados de polaritones», han hecho avanzar la tecnología de los «láseres cuánticos en cascada» y trabajan en el desarrollo de «spin qubits de silicio fiables, rápidos, compactos y escalables».

¿Cómo dice? No se preocupe, todo eso no significa para mí más que para usted. La física cuántica sigue siendo un misterio para cualquier persona normal. Incluso los profesores que dedican su carrera a ello admiten que nadie se acerca a este campo sin una buena dosis de sufrimiento. Porque el mundo de las partículas y los átomos solo puede entenderse mediante ecuaciones, que ni siquiera el sentido común de los matemáticos llega a comprender. No hay manera de formarse una imagen mental, la razón se perdería en ella. Tampoco es posible explicarlo con un diagrama, ni siquiera la tecnología 3D sería suficiente.

Sin embargo, la física cuántica es cualquier cosa menos una construcción abstracta. Lo extraño es la naturaleza, no la teoría que la describe. Una teoría que 120 años de experiencia nunca han podido refutar.

Productos cuánticos en las tiendas

Y ahora, que ha salido de los laboratorios, está mostrando sus primeros éxitos industriales. En Ginebra, los trabajos del grupo del profesor Nicolas Gisin en el campo de la criptografía cuántica le han convertido en pionero y líder mundial en su campo. La empresa ID QuantiqueEnlace externo lleva veinte años comercializando sistemas de cifrado supuestamente inviolables, y ahora también generadores de números aleatorios (como los que ya están disponibles en algunos teléfonos Samsung) y sensores cuánticos, capaces de medir la luz al píxel.

Dispensador de llaves cuánticas de cuarta generación de ID Quantique. Este dispositivo genera y distribuye claves de cifrado de datos que se consideran indescifrables. Gobiernos, empresas y más de 60 países han utilizado o utilizan productos de esta empresa ginebrina. IDQ

También de fabricación suiza, los sensores cuánticos fabricados por QnamiEnlace externo en Basilea son hasta 100 veces más precisos que los sensores convencionales. Se utilizan para caracterizar materiales o detectar defectos en chips informáticos, pero también son valiosos para la investigación en medicina, biología o química.

Entre las empresas que han surgido de la investigación cuántica suiza figura Alpes LasersEnlace externo y sus láseres cuánticos en cascada, mencionados anteriormente. Este tipo de láser infrarrojo ya se utiliza ampliamente en investigación, industria y medicina. Es insuperable en términos de precisión para la detección y el análisis de gases y otras sustancias químicas.

Suiza quiere mantenerse en esta carrera

Las tecnologías cuánticas se han ganado ahora el favor popular. Según la firma estadounidense Boston Consulting Group (BCG), el sector ha atraído más de dos Enlace externomil mEnlace externoillonesEnlace externo de dólares en financiación privada en 2020 y 2021, es decir, el doble de lo invertido en la década anterior. A estas cantidades hay que añadir el apoyo gubernamental, especialmente importante en el caso de China, que obviamente no dirá cuánto gasta en este ámbito. En cuanto a los futuros mercados de esos productos, BCG los estima entre 450 000 y 850 000 millones para los próximos 15 a 30 años.

Por tanto, es lógico que Suiza lance también su Iniciativa QuantumEnlace externo. El objetivo es «asegurar la posición excepcional del país […] y promover la creación de redes internacionales». La cantidad de dinero que la Confederación destina al proyecto – 10 millones de francos en dos años – parece, sin embargo, bastante modesta. Nicolas Gisin, que es también presidente de la nueva Comisión Cuántica Suiza, lo admite sin cortapisas.

«El objetivo es multiplicar esta cifra por cuatro, hasta alcanzar los 20 millones anuales», explica el físico. ¿Y, para hacer qué? Pues, para desarrollar los campos en los que Suiza ya es fuerte, pero también para educar y formar, no sólo a académicos (que lo están ya bastante, según Nicolas Gisin), sino también a ingenieros y aprendices.

También será necesario apoyar a las start-ups, de forma selectiva y sin incluir necesariamente a todas, y desarrollar determinadas infraestructuras a nivel nacional, por ejemplo en criptografía cuántica, como se está haciendo en toda Europa.

La búsqueda del Grial

Y luego, por supuesto, está el famoso ordenador cuántico, del que todo el mundo habla, a menudo en tono superlativo. En este punto, Nicolas Gisin templa de inmediato las florituras líricas: «Prefiero hablar de un procesador cuántico, una máquina que permanece en un laboratorio y que puede consultarse a distancia, a través de Internet. En su opinión, Suiza debe también lanzarse en este proyecto, «y no limitarse a decir que lo dejará en manos de los estadounidenses, los europeos o los chinos».

El presidente de Estados Unidos, Joe Biden, parece intrigado por el ordenador cuántico en una visita a IBM en octubre de 2022. Copyright 2022 The Associated Press. All Rights Reserved

Pero, ¿para qué se utilizará esa fenomenal potencia de cálculo?

En 2019, Google afirmó haber alcanzado la «supremacía cuántica» con su procesador Sycamore. Al parecer, podría realizar en 200 segundos una operación que a un superordenador convencional le llevaría 10 000 años. Esta cifra fue inmediatamente rebatida por IBM, que calculó un mínimo de dos días y medio. Pero más allá de esa pelea de marketing entre competidores, lo cierto es que la máquina de Google realizó un cálculo a su medida, repleto de números generados aleatoriamente. Un cálculo que no tiene ninguna utilidad práctica, salvo demostrar la superioridad tecnológica de Google.

Nicolas Gisin admite que ciertas proezas cuánticas están sobrevaloradas, «sobre todo cuando se promete un ordenador universal para dentro de 5 o 10 años». No obstante, el físico considera «extremadamente impresionante» haber podido demostrar que hay al menos un problema que puede resolverse de forma más eficaz de manera cuántica que de manera clásica.

Soñemos un poco

Y habrá más. Con el tiempo, los procesadores cuánticos podrían ser muy útiles para diseñar nuevas moléculas. No para crearlos, que seguirá siendo prerrogativa de los químicos, sino para diseñarlos y simular su comportamiento y propiedades antes de sintetizarlos de verdad.

Aquí, los campos de aplicación son evidentemente inmensos, desde los medicamentos a las células solares, pasando por toda la gama de nuevos materiales, sea cual sea su utilización.

¿Incluidos los usos potencialmente malintencionados? Nicolas Gisin es consciente de ello: «No puedo decirle que la informática cuántica solo servirá para hacer el bien. Es como cualquier otra tecnología. La criptografía cuántica puede utilizarse para proteger hospitales, por ejemplo, de ataques informáticos. Pero también podemos imaginar a terroristas utilizando la criptografía cuántica para actuar desde el anonimato”.

En cuanto a los que sueñan con utilizar ordenadores cuánticos para mejorar los modelos de predicción en finanzasEnlace externo, el físico responde encogiéndose de hombros y bromeando: «También se puede considerar la bolsa como un generador de números aleatorios”.

Aislados a la fuerza

Queda una cuestión controvertida. Al votar a favor de la iniciativa de la derecha soberanista contra la inmigración masiva y retirarse después de las negociaciones sobre el acuerdo marco con Bruselas, Suiza quedó excluida del programa Horizonte Europa, que define y financia la investigación y la innovación en la UE con más de 95 000 millones de euros hasta 2027. Y no se trata solo de dinero, sino también de redes, intercambios y colaboración, así como de salidas para las empresas suizas que ya venden productos cuánticos.

Una situación que Nicolas Gisin considera «dramática». «Porque las nuevas ideas no se nos ocurren solos en nuestros despachos. Hay que hablar con la gente, intercambiar ideas, desafiarse mutuamente. Y nuestros socios naturales son, ante todo, los europeos”.

En Zúrich, su colega Klaus Ensslin, que dirigió el NCCR «Ciencia y Tecnología Cuánticas» durante 12 años, considera que se trata de una «situación dolorosa, un caso de ciencia secuestrada por la política». Como declaró al departamento de prensa del Escuela Politécnica Federal (ETHZEnlace externo) en diciembre de 2022, «la investigación cuántica es una joya de la corona suiza, pero ha sido sacrificada. Y las consecuencias para los jóvenes investigadores serán realmente duras”.

Klaus Ensslin, profesor de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich, está convencido de que «Suiza podría desempeñar un papel clave en las tecnologías cuánticas». ETH Zurich/D-PHYS Heidi Hostettler

• Lectura recomendada: L’Impensable Hasard, non-localité, téléportation et autres merveilles quantiquesEnlace externo, de Nicolas Gisin, Odile Jacob, 2012, 176 páginas.

Adaptado del francés por José M. Wolff