La mecánica cuántica es la teoría más exitosa de la humanidad hasta la fecha. Ha generado tecnologías avanzadas como el láser (comunicaciones ópticas, internet), los semiconductores (computadoras, teléfonos móviles) y la energía nuclear, beneficiando a la humanidad durante un siglo.
Sin embargo, más de un siglo después del nacimiento de la teoría cuántica, los científicos se han visto envueltos en un debate sobre los misterios del mundo cuántico.
Durante el primer siglo de la mecánica cuántica (la primera revolución), la gente se centró en resolver la ecuación de Schrödinger. Esto condujo a logros brillantes, incluyendo el desarrollo de nuevos dispositivos como los transistores, que marcaron el comienzo de una era de la información próspera. Durante este siglo, la gente solo podía preguntarse qué podía permitirnos hacer la mecánica cuántica.
La llegada de la información cuántica rompió este esquema, abriendo paso a una serie de nuevos conceptos físicos como el entrelazamiento, las correlaciones cuánticas y la no localidad. Simultáneamente, se desarrollaron nuevos métodos y herramientas experimentales que proporcionaron nuevas formas de investigar los misterios del mundo cuántico e impulsaron la segunda revolución en la mecánica cuántica.
En 2014, la reconocida revista internacional Nature Physics publicó un editorial conmemorando el quincuagésimo aniversario del teorema de Bell.
La primera revolución cuántica consistió simplemente en el desarrollo de nuevos dispositivos clásicos basados en los principios de la mecánica cuántica para beneficio de la humanidad. Estos dispositivos obedecen las leyes de la física clásica.
La segunda revolución cuántica desarrolla directamente dispositivos cuánticos basados en las propiedades inherentes de la mecánica cuántica. Estos dispositivos se rigen por las leyes de la mecánica cuántica, utilizando estados cuánticos (cúbits) como unidad. La generación, transmisión, almacenamiento, procesamiento y manipulación de la información se basan en estas leyes. Se trata de auténticos dispositivos cuánticos, conocidos como tecnología de la información cuántica. Sus capacidades de información superan con creces las de los dispositivos clásicos equivalentes, superando los límites físicos de la tecnología de la información existente.
Los principales dispositivos y tecnologías de información cuántica actualmente en desarrollo incluyen la computación cuántica, la criptografía cuántica, las redes cuánticas, la simulación cuántica y la detección cuántica.
Entonces, debemos decir que la física cuántica ha trascendido su fase abstracta para convertirse en el nuevo paradigma de la ingeniería moderna. Fenómenos como el entrelazamiento, la superposición y el efecto túnel ya no son curiosidades matemáticas, sino herramientas para diseñar tecnologías que desafían los límites de lo posible.
Esta segunda revolución cuántica está reescribiendo los fundamentos de disciplinas como la electrónica, la ciencia de materiales y la nanotecnología, impulsando una convergencia sin precedentes entre ciencia e ingeniería.
El amanecer de una nueva era en la ingeniería
En 1959, Richard Feynman retó a los científicos a «manipular la materia átomo a átomo». Hoy, esa visión se materializa en la Ingeniería Cuántica, una disciplina que trasciende la teoría para aprovechar los fenómenos cuánticos y ofrecer soluciones prácticas. Ya no se limita a los laboratorios; está transformando industrias desde la salud hasta la ciberseguridad, convirtiéndola en la frontera definitiva de la innovación del siglo XXI.
La tecnología de la información cuántica se encuentra en la intersección de la física cuántica y la ciencia de la información, abarcando tecnologías como la computación cuántica, la comunicación cuántica, la medición cuántica y la metrología cuántica.
En los últimos años, gobiernos de todo el mundo han aprovechado la planificación estratégica, el apoyo a proyectos, el establecimiento de centros cuánticos y las alianzas cuánticas para integrar los recursos de las instituciones emergentes de investigación cuántica y los equipos industriales, impulsando un enfoque multifacético para promover el rápido desarrollo de la tecnología de la información cuántica y la industria.
Las estrategias para el desarrollo en esta era cuántica comprenden planes de formación con enfoque interdisciplinario vinculado a la industria. Con esta visión, la Organización de Naciones Unidas celebra en 2025 el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas, en áreas como la medicina, la computación, la comunicación y la seguridad, entre otros, con el objetivo de aumentar la conciencia pública sobre la importancia de la ciencia cuántica y sus aplicaciones, así como de fomentar la colaboración global en este campo.
Estrategias para el cultivo del talento del futuro
Las universidades estadounidenses han preparado durante años la formación de la próxima generación de físicos cuánticos. Estas universidades no son solo templos del conocimiento, sino incubadoras de la futura fuerza laboral «preparada para la cuántica».
La Universidad de Connecticut visualizó que la enseñanza universitaria no es suficiente para alcanzar estos grandes talentos, por lo que está lanzando una iniciativa pionera para integrar sutilmente la ciencia cuántica en las aulas de química de primaria y secundaria. El objetivo es exponer a los niños desde pequeños a conceptos cuánticos avanzados que normalmente solo se encuentran en las aulas universitarias.
Expertos de los Departamentos de Química, Medios Digitales y Diseño de la Universidad de Connecticut han colaborado para impartir talleres de desarrollo profesional para profesores de química de secundaria, enseñándoles cómo hacer que conceptos cuánticos muy abstractos —como la estructura atómica, los números cuánticos, las formas orbitales de los electrones y la teoría de orbitales moleculares— resulten atractivos mediante métodos de enseñanza innovadores, incorporando además tecnología de realidad virtual.
Bibliografía
