El 2025 ha sido declarado año internacional de la ciencia y tecnología cuántica por la reciente Conferencia General de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (Unesco). De esta manera se quiere dar a conocer la importancia que tiene la mecánica cuántica en todos los campos del conocimiento y en un amplio espectro de tecnologías.
La mecánica cuántica es la teoría que describe el mundo microscópico, nos dice cómo se comportan los átomos, las moléculas y otros objetos en la más pequeña escala del espacio a la que tenemos acceso. Muchas de las leyes de la mecánica cuántica contradicen al sentido común. Por ejemplo, según la mecánica cuántica las entidades se pueden encontrar en varios estados al mismo tiempo. A este fenómeno se lo conoce como superposición. Si en el mundo macroscópico algo se puede encontrar afuera o adentro de una caja, en el mundo de lo pequeño puede estar afuera y adentro de manera simultánea. El estado colapsará a una de las opciones en el momento en que miremos como si el observador acabara definiendo la realidad.
En el desconcertante mundo de la mecánica cuántica los objetos que alguna vez estuvieron unidos formando un solo sistema permanecerán entrelazados cuando se separen, sin importar la distancia a la que se puedan encontrar. Los componentes del estado inicial conservarán sus propiedades cuando ya no estén juntos. El estado de uno determinará el estado del otro de manera instantánea al ser visto; una tal proeza de la naturaleza ha sido comprobada experimentalmente pero el mecanismo que lo induce y lo hace posible es un misterio.
El legendario montaje de laboratorio conocido como “el gato de Schrödinger” que fue propuesto en los años 30, plantea lo que sería de un gato encerrado en una caja si estuviera sujeto a las leyes de la mecánica cuántica. Expuesto a la probable liberación de un veneno fatal el gato estará vivo y muerto al mismo tiempo y, solo tomará uno de los dos estados de ser o no ser, al momento en que abramos la caja para verlo.
Con todo esto y más, la mecánica cuántica es ahora material de ingenieros que sin importar lo paradójico de las interpretaciones y las controversias que suscita, buscan la manera de utilizar los asombrosos fenómenos en aplicaciones técnicas especiales. Ahora buscan la manera de construir internet cuántico que permita enviar mensajes encriptados de manera que no podrán ser pirateados por intrusos informáticos.
También se trabaja en computadoras cuánticas que podrían resolver ciertas tareas de manera más rápida y eficiente que las computadoras tradicionales. Ya existen prototipos y algunos de los fabricantes dicen haber superado a la computadora convencional en determinados algoritmos.
La mecánica cuántica no solo ha marcado la agenda de filósofos, influenciado las artes plásticas, impactado la literatura, también ha definido la tecnología y ya se prepara para dar forma al futuro. Por todo esto es que la UNESCO ha decretado el año 2025 como año mundial de la mecánica cuántica. Pero ¿por qué el año 2025?
El año que entra se cumplirán 100 años de que se formuló la mecánica cuántica en la forma como la conocemos. El descubrimiento de Max Planck en 1900 del “cuanto de acción” que permitió explicar la manera como un cuerpo negro irradia, el de Albert Einstein, Philipp Lenard, Robert Millikan y otros del “cuanto de luz” así como la propuesta de Niels Bohr de un átomo con órbitas muy específicas ocupadas por los electrones que dan saltos entre ellas, generaron la necesidad de formular una teoría que explica todo de manera congruente.
En 1925 Werner Heisenberg en continuas conversaciones con Wolfgang Pauli, desarrolló una teoría consistente que, aunada a la interpretación de Max Born y Pascual Jordan, podía aplicarse a diferentes situaciones. Paul Dirac y Erwin Schrödinger consolidaron de inmediato la nueva visión de la naturaleza para que la mecánica cuántica se convirtiera en la teoría del mundo microscópico con el mayor número de pruebas experimentales y la más exitosa precisión.
La UNESCO declaró ya antes, al 2014 como “año de la cristalografía”, al 2015 como “año de la luz” y el 2019 como año de “la tabla periódica”. Todas estas áreas de la ciencia y la tecnología tienen como marco de estudio y comprensión a la mecánica cuántica. Es la teoría fundamental y junto con la teoría de la relatividad es la columna que sostiene a la física moderna.
La mecánica cuántica está con nosotros todos los días. Se encuentra en el kilogramo, que es la unidad básica de masa en el sistema internacional de unidades. Esta medida utilizada ampliamente en todas las actividades humanas estuvo definida mucho tiempo por un prototipo conocido como “Gran K” localizado en la oficina internacional de pesos y medidas en París, Francia. Sin embargo, desde el 20 de mayo de 2019 su definición se vinculó con la constante de Planck que tiene el valor: 6.626 070 15 X 10-34 Kilogramo-metro2 – segundo-1 de manera que esto permite definir el kilogramo en función de la constante de Planck, el segundo atómico y la velocidad de la luz.
La constante de Planck surge como constante natural que determina la energía de los cuantos de energía en los átomos y es icono y escala de los fenómenos microscópicos. Con el nuevo estándar de pesos y medidas la mecánica cuántica deja de ser una teoría alejada de nuestra realidad para acompañarnos en las transacciones comerciales de nuestro día a día. Muchas aplicaciones de la mecánica cuántica han cambiado nuestras vidas. Por si esto fuera poco, una segunda revolución de la mecánica cuántica está comenzando.
Las nuevas tecnologías de comunicación, las computadoras cuánticas, el mundo de los novedosos sensores cuánticos y la manera como entendemos lo que vemos, está dando un giro. Por todo eso es muy oportuno dedicar el año 2025 a conversar sobre las ideas que hace 100 años dieron pie a la construcción de una teoría que sigue vigente y continúa mostrando que nuestra fantasía es más limitada que la realidad.
AQ