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Serge Haroche, de la Escuela Normal Superior de París, en Francia, y David Wineland, del Instituto Nacional de Normas y Tecnología de EEUU en Maryland, han recibido el premio Nobel de Física 2012 por ser capaces de observar de forma directa partículas cuánticas individuales sin destruirlas. Este avance puede permitir que en el futuro se construyan ordenadores cuánticos con una potencia millones de veces superior a la actual y relojes mucho más precisos que los actuales relojes atómicos. No obstante, como ha recordado Haroche en una rueda de prensa posterior al anuncio de los galardones, es muy probable que las aplicaciones con mayor impacto sean distintas de las que ahora parecen evidentes.

El investigador francés y su equipo fueron capaces de observar por primera vez todo el proceso vital de un fotón, desde su nacimiento hasta su muerte. Esta hazaña requirió mantener con vida a la frágil partícula cuántica durante 0,13 segundos, una eternidad nunca alcanzada antes porque la simple observación absorbía y destruía los fotones.

Para capturar los fotones, los científicos construyeron una sofisticada trampa: una caja recubierta de espejos superconductores ultrarreflectantes criogenizados a 0,5 grados por encima del cero absoluto (273 grados bajo cero). Una vez allí, los fotones, que al fin y al cabo son luz, rebotaban entre los espejos y podían ser estudiados antes de desintegrarse. La hazaña que hoy ha premiado la academia sueca es una muestra de que es posible controlar un flujo de bits de información cuántica (qubits) a través del estado cuántico del fotón atrapado.

Esta capacidad es imprescindible para poder construir ordenadores cuánticos. Frente a los ordenadores que utilizan los bits electrónicos para codificar información y que tienen estado 0 o estado 1, los bits cuánticos pueden encontrarse en los dos estados simultáneamente. Controlados, permitirían realizar muchas más operaciones y más rápido que con los ordenadores convencionales.

Por su parte, David Wineland desarrolló un sistema para controlar qubits a través de trampas para iones (átomos cargados eléctricamente). Frente a las trampas habituales, hechas en tres dimensiones como las de Haroche, Wineland diseñó trampas con electrodos de oro en dos dimensiones que podían integrarse en circuitos de cuarzo. Este sistema, mucho más práctico que el anterior, ha hecho más factible la aplicación de la computación cuántica a máquinas cotidianas. Además, estos cepos para iones servirán para construir sistemas de medición del tiempo mucho más precisos que los actuales relojes atómicos, que mejorarían, por ejemplo, los sistemas de GPS.

“Aún hay que recorrer muchos millones de kilómetros hasta contar con un ordenador cuántico, pero este era el primer impulso necesario para desarrollar esta aplicación de la mecánica cuántica en el terreno experimental”, explica el investigador del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), Maciej Lewenstein. ”En los últimos años este campo se ha desarrollado de una forma espectacular y ahora somos capaces de crear unos sistemas experimentales con átomos extremadamente fríos, observarlos y medir sus cualidades”, señala Lewenstein. Estos modelos, que son una especie de embriones de computadoras cuánticas, son posibles “porque ahora tenemos mucho control sobre los fenómenos cuánticos”, añade el investigador del ICFO. Este control, que se ha logrado gracias al trabajo de muchos investigadores en todo el mundo, es el que hoy ha sido premiado en Estocolmo.

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