Permíteme contarte una historia. Era la primera mitad del siglo pasado, el mundo estaba saliendo de la Primera Guerra Mundial y preparándose para la siguiente. Al tiempo, sin tanto ruido, otra gran cruzada se vivía entre los científicos a pesar de la convulsión, librada sobre los pizarrones en lugar de entre las trincheras. De la mano de personajes como Max Planck, Erwin Schrödinger, Luis de Broglie, Werner Heisenberg y hasta los mismísimos Marie Curie y Albert Einstein, surgía una explicación del universo a escala atómica [1] y con ella se gestaba una nueva revolución industrial. Así, entre guerras mundiales, surgió la mecánica cuántica.
Para entender cómo una teoría escrita sobre pizarrones genera una revolución, hagamos uso de la historia. Hasta ahora las transformaciones económicas se han manifestado cuando se descubre una forma inédita de generar energía y con ella se desarrollan nuevas tecnologías que cambian el mundo.
La Primera Revolución Industrial mecanizó la producción gracias a la energía del vapor que permitió producir más en menos tiempo y hacer el transporte más eficiente a través de las locomotoras y los barcos a vapor. Posteriormente, la energía eléctrica en conjunto con el motor a combustión interna permitió la producción masiva de bienes, desencadenando la llamada segunda revolución industrial, o simplemente industria 2.0 como también la llamamos hoy día.
Entonces, ¿qué forma nueva de energía está promoviendo la transición de la industria 2.0 a la 3.0? Básicamente el cambio a las energías renovables y su almacenamiento en baterías [2]. Todo esto no sería posible sin la teoría cuántica desarrollada en el siglo pasado.
Curiosamente la industria 3.0 con sus potentes tecnologías que nos hacen disfrutar de un mundo con una calidad de vida mayor que la que tuvieron aquellos que sentaron las bases de la mecánica cuántica, corresponde a la primera revolución cuántica. Así es, querido lector/a: hay una segunda y este texto pretende hablarte de esta siguiente revolución.
La primera revolución cuántica nos dio las reglas que rigen la realidad física a escala atómica. La segunda revolución cuántica tomará estas reglas para crear nuevas formas de energía átomo por átomo, fotón por fotón, que darán vida a la industria 4.0.
De acuerdo con las estimaciones financieras de la firma Research and Markets [3] se espera un valor global de mercado para las tecnologías cuánticas de 18 mil millones de dólares para 2024. Surgiendo año con año nuevas startups que captan importantes sumas de inversión [4]. Así que si eres uno de esos inversores que disfrutan de la adrenalina y apuestan por tecnologías que cambian los paradigmas actuales, este es tu siguiente tren.
¿Qué tecnologías podemos esperar? La primera y más famosa son las computadoras cuánticas, de las cuales gigantes como Google (D-Wave), Amazon (BraKet) e IBM (Eagle) desarrollan su propia versión. Los algoritmos cuánticos cuando se ejecutan en una computadora cuántica toman ventaja del entrelazamiento cuántico para proporcionar alguna mejoría. En algunos casos esta ventaja es enorme. Por ejemplo, los sistemas de criptografía utilizados hoy día en cualquier operación en internet se basan en la incapacidad de las computadoras clásicas para factorizar números rápidamente. Mientras que el algoritmo de Shor supera tal incapacidad ejecutándose exponencialmente más rápido en una computadora cuántica, desencriptando códigos en segundos.
Pero si bien las tecnologías cuánticas podrían romper nuestra actual forma de encriptar información, también ofrecen un remedio que garantiza la absoluta confidencialidad de la información transmitida. Esta es otra tecnología que ya se comercializa: la criptografía cuántica, que es posible gracias a los avances recientes en la ingeniería óptica fotón por fotón, que permite la distribución de fotones entrelazados a lo largo de cientos de kilómetros.
Una de las propiedades más interesantes de la criptografía cuántica es que si un espía intenta interceptar la comunicación será inmediatamente descubierto porque rompe el entrelazamiento de los fotones. Sí, se vienen tiempos difíciles para los servicios de inteligencia.
Otra forma de utilizar las leyes de la mecánica cuántica para obtener alguna ventaja tecnológica son los sensores cuánticos, que pueden realizar mediciones con una extraordinaria precisión en un tiempo muy corto. Por ejemplo, los dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQUID por sus siglas en inglés) pueden medir campos magnéticos 100 mil millones de veces más pequeños que el campo magnético terrestre. Tan sensibles son que pueden detectar fácilmente la firma magnética de las corrientes eléctricas producidas por la actividad cerebral.
Un ejemplo más de las ventajas de los sensores cuánticos está en la geotecnia, donde se mapea la aceleración de la gravedad (gravimetría) en una región determinada, lo que permite, por ejemplo, comprobar la presencia de agua sin la necesidad de excavar, dado que la gravedad cambia como función de la densidad del suelo. Otra ventaja notable de la rapidez de los sensores cuánticos la observamos cuando son utilizados para detectar sismos, ya que la aceleración de la gravedad cambia rápida y bruscamente en un evento sísmico. Piense el lector/a por ejemplo en una red de sensores cuánticos desplegados en México monitoreando constantemente la gravedad. Durante uno de los frecuentes terremotos que asolan al país, dicha red se activaría antes que el actual sistema de alerta sísmica [5], ya que la perturbación gravitacional viaja a la velocidad de la luz mientras que las ondas sísmicas lo hacen a la velocidad del sonido en el suelo. Una alerta aún más temprana puede salvar invaluables vidas.
¿Y México qué papel juega? En general en toda Latinoamérica el mercado de las tecnologías cuánticas es incipiente, pero no nulo. México aporta dos proyectos cuánticos notables; por un lado, está la empresa Zapata Computing (www.zapatacomputing.com) que desarrolla algoritmos cuánticos, y por otro, el proyecto Grávico (gravico.com.mx) que desarrolla el primer gravímetro cuántico transportable de Latinoamérica.
Así que si estás buscando un nuevo negocio para emprender o una carrera profesional con proyección, ya sabes que las tecnologías cuánticas son el futuro. Dentro de no muchos años las universidades incluirán una nueva oferta educativa: la ingeniería cuántica.
Para finalizar este texto me gustaría aclarar que el concepto de cuarta revolución industrial que aquí comentamos no es una realidad consolidada hoy en día, sino un nuevo escenario que podría marcar importantes cambios económicos y sociales en los próximos años, que utilizará la energía de forma aún más eficiente y amigable con el medio ambiente, por lo que es conveniente estar enterado.
Referencias
[1] La mecánica newtoniana es incapaz de explicar el comportamiento de los átomos y las partículas elementales.
[2] Rifkin, Jeremy, The Third Industrial Revolution: How Lateral Power Is Transforming Energy, the Economy, and the World, Palgrave MacMillan (2011).
[3] Quantum Technology Market: Computing, Communications, Imaging, Security, Sensing, Modeling and Simulation 2019-2024. https://www.marketsandmarkets.com/pdfdownloadNew.asp?id=144888301
[4] E. Gibney, Quantum gold rush: the private funding pouring into quantum start-ups, Nature 574, 22-24 (2019).
[5] http://www.cires.org.mx/sasmex_n.php
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