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ENTREVISTA | Serge Haroche, Nobel de Física en 2012

Este hombre ha cazado al gato más famoso de la física

El celebre felino de Schrödinger estaba vivo y muerto a la vez. Los fotones que atrapó este científico francés por primera vez, también

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Serge Haroche / World Economic Forum

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De todos los animales imaginarios de la ciencia, el gato de Schrödinger es posiblemente el más famoso. Ese felino que está vivo y muerto a la vez hasta que alguien lo comprueba sirvió para analizar los principios básicos de la mecánica cuántica. Uno de ellos dice que una partícula puede estar en dos estados diferentes al mismo tiempo, como el gato que vive y está muerto a la vez. Durante décadas, aquel gato ideado por Erwin Schrödinger en 1935 no fue más que un ejercicio mental. Tuvieron que pasar dos generaciones de físicos para que naciera el hombre capaz de atraparlo. Ese hombre es el francés Serge Haroche. Durante el banquete de la gala de los premios Nobel en 2012, Haroche no dudó en explicar que él y su colega estadounidense David Wineland habían ganado el prestigioso galardón por “crear una versión en miniatura del famoso gato”. En concreto, lo que Haroche había logrado era cumplir un sueño perseguido por el mismísimo Albert Einstein. A principios del siglo XX, el genio alemán había predicho algunas de las propiedades de los fotones. El fotón era como un superhéroe de la física: una partícula y una onda a la vez, podía estar en dos lugares al mismo tiempo y si se lo intentaba detener, desaparecía. En dos experimentos fundamentales en 1996 y 2006, Haroche y su equipo atraparon por primera vez fotones en una trampa magnética y pudieron observarlos durante fracciones de segundo, todo un récord.

III Serge Haroche

Serge Haroche (Casablanca, 1944) es catedrático de Física Cuántica en el College de France, que también dirige. En 2012 ganó el Premio Nobel de Física junto al estadounidense Dave Wineland por sentar las bases para diferentes aplicaciones de la física cuántica como el diseño de relojes más precisos y futuros ordenadores cuánticos.

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Domar a ese gato de Schrödinger en miniatura que es el fotón puede traer una nueva generación de comunicaciones y computación cuántica virtualmente imposibles de espiar o hackear. Esa posibilidad es especialmente interesante tras las revelaciones de que los gobiernos espían a millones de personas en internet. La física cuántica también promete crear capas de invisibilidad o teletransportación, aunque todo tiene sus límites, advierte Haroche.

“No podremos teletransportar objetos macroscópicos”, explica Haroche, que visitó Madrid para impartir una conferencia en el Instituto Francés. De hecho, el Nobel considera que los ordenadores cuánticos, basados en superposiciones de estados (vivos y muertos a la vez) en lugar de en ceros y unos como en la actualidad, están aún lejos.  “Todo el mundo habla del ordenador cuántico, pero yo no creo que vaya a ser realidad en el futuro próximo”, comenta.

“Las leyes de la cuántica se pueden usar para comunicarse sin que sea posible espiar, ni siquiera usando un ordenador cuántico”, reconoce Haroche. “Esta es la razón por la que hay gobiernos y agencias interesadas en desarrollar este tipo de investigaciones”. Tras las revelaciones de que la NSA de EEUU espiaba los datos de millones de personas en internet, se supo hace unos meses que la misma agencia lleva tiempo desarrollando un ordenador cuántico. Pero Haroche señala que a pesar del interés incipiente por esta nueva tecnología, posiblemente el tiro les salga por la culata, porque las aplicaciones de las propiedades cuánticas pueden ser totalmente inesperadas.

“Lo que nos interesa ahora de este campo no es necesariamente lo que traiga adelantos en el futuro. Si miramos atrás, la mayoría de los adelantos tecnológicos no han sido predecibles. La investigación básica descubre nuevos fenómenos y la forma en la que se usan es impredecible. Todas las aplicaciones de los láseres, las resonancias magnéticas, los relojes atómicos, todas son aplicaciones que nadie predijo”, advierte el francés.

Una de las aplicaciones “inesperadas” podría surgir de la llamada simulación cuántica. “Es un simulador cuántico porque usa sistemas cuánticos para imitar lo que sucede en el mundo real. Esto nos puede mostrar cómo construir y sintetizar nuevos materiales”, explica el físico.

La simulación cuántica pone “átomos o fotones en una forma determinada e imita su comportamiento en un objeto sólido real, pero a escala diferente. En un objeto sólido los átomos pueden estar a una distancia de una diez mil millonésima parte de un metro. Aquí podemos ponerlos a distancias 1.000 o 10.000 veces mayores, controlar sus interacciones y observar lo que sucede, que es lo mismo que pasa en ciertos materiales reales que no podemos observar a ese detalle”, explica.

El futuro de la energía

¿Y para qué servirán esos materiales? Por ejemplo, para generar superconductores a temperatura de ambiente. Esto, a su vez, tendría beneficios evidentes en la vida cotidiana, detalla Haroche. “La superconductividad a temperatura ambiente permitiría transportar electricidad sin tener ninguna pérdida. Tendría un impacto enorme en el terreno de la energía”.

A sus 69 años, Haroche dice que el Nobel ha cambiado su vida porque ahora le llaman los periodistas y le preguntan por física cuántica, algo que le podía parecer impensable hasta hace solo unos años. Por lo demás, a parte de viajar por el mundo dando conferencias, su equipo del College de France sigue perfeccionando sus trampas para esos gatos en miniatura que son los fotones.

“Estamos intentando hacerlo mejor. Preparar estados de unos cuantos fotones que se llaman estados no clásicos, es decir, que exhiben propiedades cuánticas. Esos estados son muy frágiles, así que intentamos protegerlos para mantener sus propiedades cuánticas por el mayor tiempo posible”, comenta. ¿Y por qué los fotones son como el gato? Los fotones mantienen “la superposición de dos estados que tienen diferentes propiedades e intentamos mantener esa ambigüedad cuántica el mayor tiempo posible”. Así, aunque atrapado, el gato sigue estando vivo y muerto a la vez.

Archivado en: física, física cuántica, Nobel




COMENTARIOS

  • Arturo Pardos Batiste

    El gato de Schrödinger era, en
    realidad, una gata que estaba a punto de dar a luz, y dentro de ella había más
    gatos. Item plus, ¿dio la gata a luz y la camada sobrevivió, o no? El tema del “gato
    dentro de la gata” es un fenómeno cuántico poco estudiado. ¿Y si el fotón
    estuviera ‘dentro’ del fotón, aún estando fuera? El fotón de Felix Klein. En 1990,
    dibujé la gata de Schrödinger con un ojo abierto y el otro cerrado: era sabia. El
    Duque de Gastronia

  • pa.c.bl

    Me cuesta entender que una particula no pueda saberse su posicion y su velocidad a la vez .Tambien que se asocie esto con el gato de Schrödinger .Pero que se atrape un foton ¿como lo han hecho? Recuerdo que un foton se comportaba segun la ecuacion de Schrödinger ,a base de operadores (de laplace) ….?Supongo sera aprovechando la diferencia de energia al pasar un electron a un orbital mas alto y al estabilizarse atrapar ese foton mediante algun sistema.Este mecano que han ido colocando (orbitales,operadores,formulas,bosones ….) ,encajandolo y cuya forma todavia no se la que tiene es logica cuantica ,matematica teorica,ciclotrones,gatos,…en fin ,me gustaria entender esto ,la verdad .

    • Dani

      “Me cuesta entender que una particula no pueda saberse su posicion y su
      velocidad a la vez “.

      Tienes razon, pensar en una particula de la que no se puede saber la velocidad y la posicion a la vez es complicado. El truco esta en que las particulas tiene propiedades de onda segun el experimento que estas llevando a cabo. Partiendo de este punto, si describes un sistema fisico, por ejemplo un electron, des del punto de vista ondulatorio, ocurre que la posicion y la velocidad son variables conjugadas (igual que el tiempo y la frecuencia si sabes algo de analisis de Fourier) lo que significa que cuando la onda se extiende hasta el infinito, p. ej. sin(k*x), la posicion no esta determinada, pero si lo esta la velocidad (k), y viceversa.

      “Tambien que se asocie esto con el gato de
      Schrödinger .”

      Ahi tienes razon. El principio de indeterminacion (explicado mediante las variables conjugadas, posicion y velocidad, etc) no esta directamente relacionado con el principio de superposicion (dos o mas estados posibles superpuestos), segun el cual el gato esta vivo y muerto.

      “Pero que se atrape un foton ¿como lo han hecho? Recuerdo
      que un foton se comportaba segun la ecuacion de Schrödinger ,a base de
      operadores (de laplace) ….?Supongo sera aprovechando la diferencia de
      energia al pasar un electron a un orbital mas alto y al estabilizarse
      atrapar ese foton mediante algun sistema.Este mecano que han ido
      colocando (orbitales,operadores,formulas,bosones ….) ,encajandolo y
      cuya forma todavia no se la que tiene es logica cuantica ,matematica
      teorica,ciclotrones,gatos,…en fin ,me gustaria entender esto ,la
      verdad .”

      En el link explican un poco como lo hicieron. Basicamente fue utilizando dos espejos frios y muy juntos entre los cuales el foton iba rebotando millones de veces.

      • pa.c.bl

        ¿Que pasa cuando la onda o velocidad en su trayectoria pasan por diferentes estados magneticos o diferentes planetas con masas con distintas intensidades de gravedad?.Un mundo teorico ,hasta que punto tiene una aplicacion practica?.