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domingo 25 febrero 2018

Sociedad

“La cuestión sobre los ordenadores cuánticos es si en España los compraremos o los venderemos”

Un equipo del Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universidad de Valencia acaba de publicar una investigación en ‘Nature’ que avanza en el largo camino hacia la computación cuántica.

17 marzo 2016
13:59
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“La cuestión sobre los ordenadores cuánticos es si en España los compraremos o los venderemos”
Yan Duan, Alejandro Gaita-Ariño y Eugenio Coronado.

Alejandro Gaita-Ariño (Valencia, 1976) comenzó con la computación cuántica el 11-S. “Leí la noticia de los aviones impactando contra las torres mientras asistía a mi primera Escuela de Información Cuántica, con lo que tengo los dos recuerdos ligados”, cuenta en una entrevista con La Marea. Entonces, realizaba su tesis doctoral. Hoy, 15 años después, este investigador del Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universidad de Valencia acaba de publicar una investigación en Nature que avanza en el largo camino hacia los ordenadores cuánticos. En el estudio, titulado Enhancing coherence in molecular spin qubits via atomic clock transitions, participan varios científicos y científicas más: Muhandis Shiddiq, Dorsa Komijani, Yan DuanEugenio Coronado y Stephen Hill.

¿Cómo se puede traducir el avance que habéis logrado?

Se trata, como muchas veces, de trasladar un principio conocido a otro contexto. En este caso, el principio conocido es una forma de aislar del ruido que se usa en los relojes atómicos  y el contexto son las “moléculas-imán” usadas como qubitsMe explico. Un bit cuántico o qubit, visto de forma abstracta, es la pieza fundamental de un ordenador cuántico. Es información.¿Pero dónde está esa información? Visto de forma concreta, un qubit puede ser un nanoimán: una molécula magnéticaEstos nanoimanes, para usarlos como qubits, se manipulan mediante campos magnéticos. Lo que ocurre es que los mismos nanoimanes generan sus propios campos magnéticos, de forma que interfieren con la señal y esto es un problema. Una multitud de nanoimanes es muy ruidosa, magnéticamente, y la información cuántica se ahoga en ese ruido. El problema es análogo al de intentar mantener una conversación compleja en una sala repleta de gente, entre el ruido de todas las otras conversaciones. En general, en los experimentos este ruido magnético se evita separando los nanoimanes entre sí. Como puede intuirse con la analogía de la comunicación entre personas, esto disminuye el ruido pero no facilita la comunicación: si en vez de tener a personas atestadas en una habitación las tenemos dispersas en un prado, a gran distancia unas de otras, sigue siendo muy difícil mantener una conversación. Nature3-(1)

El avance presentado en este artículo consiste en el diseño, síntesis y manipulación cuántica de moléculas magnéticas mejoradas. Se trata de nanoimanes que pueden hacerse “invisibles” al campo magnético, de forma que se hacen prácticamente insensibles al ruido. La clave de la importancia de esto es que se hace posible su manipulación cuántica sin necesidad de separarlas entre sí a gran distancia. Esto ocurre porque ya no se perciben unas a otras: como si a las personas, de vuelta a la sala, les pusiéramos una escafandra insonorizante: hay silencio donde antes había ruido. Se está aprovechando un proceso similar al que se usa en los relojes atómicos, que los hace insensibles al ruido y que hace posible que alcancen enormes precisiones. Por eso se llama a estas operaciones “transiciones de reloj atómico” (atomic clock transitions, en el título del artículo).

¿Significa todo ello que estamos más cerca de un ordenador cuántico?

Como ocurre habitualmente en la ciencia básica, este logro es un paso necesario pero no suficiente: el siguiente gran reto es conseguir retirar selectivamente la escafandra a dos vecinos, para que puedan hablar tranquilamente sin la interferencia del resto de la sala. En el caso de las moléculas magnéticas, esto podría lograrse, por ejemplo, mediante un estímulo eléctrico. Por otro lado, pensemos que hay muchos candidatos a qubits además de las moléculas magnéticas, y algunos expertos en el tema opinan que ni siquiera los candidatos más prometedores hoy en día son los que algún día nos servirán en la práctica. No nos queda otra posibilidad que seguir avanzando por el largo camino de la ciencia fundamental, pero, ciertamente, cada aportación es un paso adelante. “La segunda revolución cuántica es irremediable”, he escuchado estos días. La cuestión sobre los ordenadores cuánticos es si en España los compraremos o los venderemos.

¿Cuánto tiempo lleváis investigando?

En el ICMol nos fijamos por primera vez en esta familia de moléculas magnéticas hace ocho años, aunque en aquella ocasión las describimos como nanoimanes, no como bits cuánticos. Pero en realidad me he ido moviendo de las moléculas magnéticas a los qubits con los años; algo parecido ha pasado con Eugenio Coronado, otro de los autores de la investigación, salvando las distancias, porque él, como director de un grupo grande y del propio ICMol, está a un nivel superior, con lo que su trabajo toca muchos otros temas, como la espintrónica molecular o los superconductores. Steve Hill, uno de los autores principales junto con Eugenio Coronado, es especialista en Resonancia Paramagnética Electrónica desde hace mucho, pero lleva pocos años estudiando estas moléculas en concreto. Y el investigador y las investigadoras predoctorales Muhandis Shiddiq, Dorsa Komijani y Yan Duan, que se podría decir que son quienes hacen el trabajo de verdad, naturalmente llevan pocos años en esto.

¿Cuánto ha llevado esta investigación en concreto, sumando todas las etapas?

Es difícil de estimar, porque este resultado sale de una colaboración prolongada durante varios años, pero durante este tiempo todas las personas implicadas hemos estado trabajando en otros proyectos. Yo diría que, en horas trabajadas, sería el equivalente a un par de años de una sola persona trabajando a tiempo completo.

Dios no juega a los dados, decía Einstein sobre la mecánica cuántica. ¿Hay mucha fantasía alrededor?

La mecánica cuántica es un tema difícil, francamente. Pero es una realidad que funciona, una parte de la ciencia en la que se basa prácticamente toda la química y buena parte de la física y de la ciencia de materiales, que es como decir casi toda la tecnología del mundo de hoy. Se ha hecho, a pesar de su dificultad, buena divulgación en cuántica. También se ha hecho divulgación atroz, por desgracia. Y se ha escrito mucha prosa metafórica que se vende como si se refiriese al mundo real. Me refiero a libros de consejos de autoayuda que pretenden apoyarse en la mecánica cuántica, pero que se limitan a usar palabras fuera de su contexto para aparentar lo que no son. Al final, nos encontramos con que a la gente el concepto de la cuántica le resulta intrigante, y ha oído campanas, pero a muchas personas, quizá a la mayoría, les falta el criterio para distinguir en este tema la realidad de la ficción.

¿Existe la medicina cuántica?

Yo diría que sí: la imagen médica por resonancia magnética nuclear, por ejemplo. Ese es un uso médico de un efecto cuántico, de hecho no tan alejado del tema de nuestro artículo, sólo que en este caso en lugar de moléculas magnéticas se trabaja cuánticamente con los pequeños imanes que hay en los núcleos de los átomos de hidrógeno. O el láser aplicado a la cirugía: también es un efecto cuántico. O, si nos ponemos estupendos, casi toda la electrónica, ya que multitud de memorias se basan en efectos puramente cuánticos como la llamada magnetorresistencia gigante. Y luego tenemos a un montón de charlatanes, que sacan palabras de su contexto científico, dicen tonterías y estafan a la gente. A veces, y a mí esto me horroriza, lo hacen avalados por instituciones académicas: hace unas semanas tuvimos un escándalo por un máster que ofertaba mi universidad.

No sé si alguna vez te han mirado raro por investigar en este campo. ¿Crees que con otra línea de investigación podrías aportar más a la ciudadanía?

Muchos científicos tenemos clara la urgencia y la importancia vital del cambio climático. Y, aunque no es bonito pensarlo en esos términos, los recursos son limitados, también en investigación. Si yo trabajo en un tema no trabajo en otro. ¿Es socialmente responsable, entonces, dedicar tantos esfuerzos a avanzar hacia el ordenador cuántico, por atractivo que nos resulte, en vez de dedicarnos a resolver el problema verdaderamente importante? La verdad es que no lo sé. Por otro lado, lo bueno de la ciencia básica en este caso es que no está tan ligada a una aplicación concreta como la tecnología. Hay personas que estudian hoy en día la relevancia de procesos cuánticos en la fotosíntesis, de forma que nos podemos encontrar con que la ciencia básica que se hace hoy orientada a las tecnologías cuánticas termine contribuyendo algún día al desarrollo de la energía limpia. De hecho, no es inconcebible que dentro de 5 o 10 años yo mismo haya reconducido mi investigación hacia ese campo.

¿Qué valor tiene la ciencia básica en contraposición con la tecnología en general?

La investigación y el desarrollo tecnológico hoy pueden arreglar problemas reales mañana, y está claro que eso la ciencia básica no te lo da. Pero hay muchos problemas para los que hoy no tenemos solución técnica, y para llegar a resolverlos en el futuro necesitamos hacer hoy ciencia básica. La ciencia básica, si se hace bien, tiene un valor incalculable. Y es incalculable para lo bueno y para lo malo: no puedes demostrar cuánta utilidad va a tener tu trabajo a 10 o a 100 años vista… pero a la vez su potencial es prácticamente infinito. Ésa es la empatía con la Humanidad futura que es necesaria para justificar la inversión en ciencia básica, cuando sabemos que hoy hay sufrimiento en el mundo que se podría paliar mañana mismo con esos fondos, si se usaran bien, claro. Esto desde punto de vista del bien común. Desde el punto de vista del beneficio capitalista, la historia es parecida: ¿cuál es la contribución al PIB de la tabla periódica? ¿Y de las leyes de Maxwell o los principios de Newton? ¿Y cuál es la contribución de la aritmética? Yo creo que la respuesta es “todo”: prácticamente todo lo que hacemos hoy en día está basado en la ciencia básica de los siglos que nos preceden. Lo que pasa es que la lógica del beneficio a corto plazo está reñida con una inversión que tiene potencial para beneficiar a toda la Humanidad.

¿Cómo conviven la competición entre científicos y la colaboración?

Es una coexistencia difícil, pero las dos son pulsiones humanas, así que han de coexistir. Más aún, las dos están favorecidas por el sistema. La competición está favorecida por el sistema económico en el que vivimos, que ha permeado al mundo académico. Todos contra todos, la productividad es lo que cuenta, “publica o perece”, y demás. Pero la colaboración está favorecida por la propia naturaleza de la ciencia, que es necesariamente una labor colectiva: por brillante que sea tu trabajo, sólo lo llamaré ciencia cuando lo compartas con la comunidad científica, cuando lo aportes al cuerpo común de conocimientos.

¿Hay amiguismos a la hora de la publicación?

Por desgracia, sí. Los enemigos te castigan y los amigos te favorecen. Si no quieren hacerlo de forma consciente, lo hacen de forma inconsciente, porque ahí están los sesgos cognitivos. Y si no tienes ni amigos ni enemigos es que no has aportado gran cosa a tu campo, porque los campos de investigación acaban siendo tan especializados que funcionan en grupos del tamaño de una tribu, con las dinámicas humanas que eso conlleva. A pesar de esto, este egoísmo convive con la ética y con el amor por la ciencia, con lo que sigue siendo cierto que, en general, los trabajos buenos se publican mejor -y se citan más- que los malos.

¿Cómo está la situación ahora mismo en investigación, después de años de crisis?

Esta semana precisamente he ido a Madrid a un foro tecnológico sobre el futuro de las tecnologías cuánticas en Europa. La situación en España es mala, si la comparamos con la de hace ocho años. Simplificando, tiramos a partir de unos cuantos grupos de “excelencia”, que siguen teniendo acceso a la financiación regional, nacional y europea, y vivimos de las rentas de lo invertido en la década precrisis. Hay infraestructuras -muchas infrautilizadas- y hay mucha gente formada -mucha, emigrada-. Y hay, sobre todo, esperanza. Ya se ha perdido mucho, pero todavía hay tiempo, si remonta la inversión, de recuperar el nivel que tuvimos. Quizá este tema se trate el 30 de abril en la asamblea del encuentro #CienciaEnLucha30A, una convocatoria estatal para que las organizaciones del sector científico se encuentren, vean qué puntos tienen en común y qué acciones coordinar para mejorar el modelo científico actual. En general y también en este campo, los programas estratégicos de inversión pública hacen mucho bien y tienen mucho potencial. La ciencia básica, como he explicado antes, es un sector de alto riesgo pero de alta rentabilidad a largo plazo, así que es imprescindible que el impulso venga del sector público, que siembra sin saber qué campos van a germinar. El sector privado llega más tarde, a cosechar tecnológicamente lo sembrado por el sector público. Personalmente, sigo buscando el papel que puede representar en la ciencia básica el “tercer sector”, que es mi sector favorito.

Alejandro Gaita-Ariño es socio de la cooperativa MásPúblico, editora de La Marea.

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