La historia de la luz y el nacimiento de la física cuántica

(Richard Sottie es estudiante de física y miembro de APS JNIPER).

La búsqueda por comprender la naturaleza fundamental de la luz ha suscitado debates durante siglos y, en última instancia, ha desempeñado un papel fundamental en el desarrollo de la física cuántica. Incluso las primeras especulaciones registradas sobre la luz contenían las semillas de conceptos que, siglos más tarde, se entrelazarían en nuestra comprensión cuántica de la realidad. 

Fundamentos antiguos y medievales de la óptica (siglo VI a. C. – siglo XI d. C.)

Algunas de las primeras ideas registradas sobre la naturaleza de la luz aparecieron en el siglo VI a. C. En la India, por ejemplo, la escuela filosófica Vaisheshika describía la luz como partículas similares al fuego que se movían a gran velocidad. 

En la antigua Grecia, los pitagóricos (siglos VI-V a. C.) y más tarde Euclides (hacia el 300 a. C.) defendían la teoría de la emisión de la visión, sugiriendo que los rayos de luz emanaban de los ojos hacia los objetos. Por el contrario, Epicuro (341-270 a. C.) propuso una teoría de la intromisión, argumentando que la luz consiste en imágenes materiales o «eidola» emitidas por los objetos que viajan hacia los ojos.

En Egipto surgieron nuevos conocimientos sobre la naturaleza de la luz, donde Ptolomeo (c. 90-168 d. C.), que trabajaba en Alejandría, realizó experimentos que demostraban que la luz se refleja en superficies lisas y se desvía al atravesar materiales transparentes de diferentes densidades ópticas.

Basándose en estos conceptos, los eruditos árabes hicieron importantes contribuciones a la comprensión de la luz al establecer los principios fundamentales que rigen su comportamiento en lentes, espejos y prismas. El más influyente de ellos fue el erudito del siglo XI Ibn al-Haytham, que vivió en el actual Irak. Ibn al-Haytham corrigió la teoría de la emisión, afirmando que la visión es el resultado de la entrada de luz en el ojo y no de su emanación.

Debate europeo sobre las ondas y las partículas (siglo XVII d. C.)

En el siglo XVII, los científicos europeos estaban divididos entre dos teorías contrapuestas sobre la naturaleza fundamental de la luz: si se comportaba como una onda o como una partícula. El físico holandés Christiaan Huygens sostenía que la luz se propaga en forma de ondas, según su principio del frente de onda, que explica cómo evolucionan las ondas cuando encuentran obstáculos. Por el contrario, Isaac Newton propuso una teoría corpuscular, según la cual la luz está formada por partículas que se desplazan en línea recta y son capaces de reflejarse en superficies como los espejos. Los experimentos con prismas de Newton, que mostraban cómo la luz blanca se dividía en colores con ángulos de refracción distintos, respaldaban su teoría corpuscular al sugerir que la luz está formada por partículas de diferentes tamaños, cada una de las cuales corresponde a un color diferente y se curva en diferentes grados.

Sin embargo, ambas teorías eran incompletas. La teoría ondulatoria de Huygens no lograba explicar completamente por qué la luz viaja en línea recta, y la teoría corpuscular de Newton no podía explicar la difracción, es decir, la dispersión de la luz al pasar por bordes o aberturas estrechas. No obstante, la teoría de Newton ganó una influencia significativa no solo por sus ingeniosos experimentos con prismas, sino también porque era muy venerado en la comunidad científica, lo que hizo que sus ideas fueran difíciles de cuestionar durante años.

Prevalece la teoría ondulatoria (1801-1888)

Pero la ciencia no se rinde ante la reputación. Como Richard Feynman señaló en sus famosas conferencias Messenger de 1964 en la Universidad de Cornell: «No importa lo bonita que sea tu teoría, no importa lo inteligente que seas. Si no concuerda con el experimento, es errónea». De hecho, casi un siglo después de la teoría corpuscular de Newton de 1704, el consenso científico se fue desplazando gradualmente hacia la teoría ondulatoria de la luz a través de décadas de experimentos, modelos y debates. Uno de los principales contribuyentes a este cambio fue Thomas Young, un erudito inglés. En 1801, Young hizo pasar la luz solar a través de una estrecha rendija para producir un haz de luz coherente. A continuación, colocó un obstáculo delgado, como un cabello o una tira estrecha, a través del haz, dividiéndolo en dos ondas que se extendían y se superponían. Cuando estas ondas se recombinaron en una pantalla, produjeron un patrón de bandas brillantes y oscuras (véase la figura 1.1). Este patrón de interferencia proporcionó una prueba clara y convincente de que la luz se comporta como una onda y no como una partícula.

Figura 1.1: Simulación del patrón de interferencia producido cuando la luz que viaja de izquierda a derecha atraviesa una doble rendija. Ilustración de Serena Krejci-Papa.

Un ejemplo conocido de este fenómeno es cuando las olas en la superficie del agua se combinan para formar picos más grandes o se anulan entre sí. Más tarde, en 1845, otro físico inglés, Michael Faraday, demostró que los campos magnéticos podían alterar el plano de polarización de la luz, revelando una conexión entre la luz y el electromagnetismo. En la década de 1860, el físico escocés James Clerk Maxwell se basó en esta conexión para formular la teoría del electromagnetismo, en la que describía la luz como una onda electromagnética compuesta por campos eléctricos y magnéticos oscilantes en ángulo recto entre sí y con respecto a la dirección de propagación de la onda. La confirmación experimental de Heinrich Hertz de las predicciones de Maxwell en la década de 1880 proporcionó una validación adicional de la teoría de la onda electromagnética de la luz.

El resurgimiento de la teoría de partículas (1900-1923)       

En la década de 1890, la descripción matemática de Maxwell de las ondas electromagnéticas se consideraba tan acertada, especialmente por su capacidad predictiva, que muchos físicos creían que se comprendía plenamente la naturaleza fundamental de la luz. Sin embargo, a principios del siglo XX, los descubrimientos experimentales comenzaron a cuestionar este consenso. La teoría de las ondas electromagnéticas no lograba predecir cómo la materia emite y absorbe la radiación en equilibrio térmico. Para abordar esta cuestión, el físico alemán Max Planck introdujo una idea revolucionaria conocida como cuantización de la energía. Propuso que la radiación electromagnética se emite o absorbe en cantidades discretas, ahora llamadas cuantos, y que la luz de mayor frecuencia corresponde a cuantos más grandes. Su teoría coincidía exactamente con los resultados experimentales y le valió el Premio Nobel de Física en 1918.

Ilustración de Serena Krejci-Papa.

Otro duro golpe para la teoría ondulatoria de la luz vino dado por el efecto fotoeléctrico, observado por primera vez por Heinrich Hertz en 1887, cuando la luz ultravioleta provocó la emisión de carga eléctrica desde una superficie metálica (véase la figura 1.2). En 1900, Philipp Lenard llevó a cabo experimentos detallados para demostrar que la energía de los electrones expulsados dependía de la frecuencia de la luz, y no de su intensidad, una observación que la teoría ondulatoria clásica no lograba explicar. En 1905, Albert Einstein abordó esta cuestión proponiendo que la luz está compuesta por paquetes de energía discretos, ahora llamados fotones, cada uno de los cuales transporta una energía proporcional a su frecuencia según la regla de cuantización de Planck. Esta idea explicó con éxito el efecto fotoeléctrico y fue confirmada posteriormente por los experimentos de Robert Millikan en 1915, que verificaron que la energía de los electrones expulsados depende de la frecuencia de la luz y que la intensidad solo afecta al número de electrones expulsados. La explicación de Einstein le valió el Premio Nobel de Física en 1921. La existencia del fotón se reforzó aún más en 1923 gracias al físico estadounidense Arthur Compton, quien demostró que los rayos X se dispersan en los electrones y emergen con frecuencias más pequeñas (véase la figura 1.2).

Illustration by Serena Krejci-Papa.

Dualidad onda-partícula (1924 – actualidad)

El efecto fotoeléctrico demostró que la luz interactúa con la materia a través de procesos discretos y fundamentales, comportándose como si estuviera compuesta por partículas conocidas como fotones. Por otro lado, el experimento de la doble rendija de Young proporcionó pruebas convincentes de que la luz también exhibe un comportamiento ondulatorio a través de la interferencia. Estos hallazgos aparentemente contradictorios revelan la naturaleza dual de la luz, un concepto conocido como dualidad onda-partícula. Hoy en día, este principio es fundamental para la física cuántica, que describe la luz como un campo electromagnético cuántico. Este campo tiene excitaciones de energía discretas llamadas fotones que pueden producir efectos similares a los de las partículas, al tiempo que exhiben un comportamiento ondulatorio dependiendo de cómo interactúa la luz con su entorno.

Referencias

1. Hewitt, P. G. (2015). Conceptual physics (12th ed.). Pearson Education, Inc.

2. Cohen-Tannoudji, C., Diu, B., & Laloë, F. (1977). Quantum mechanics: Volume I (S. R. Hemley, N. Ostrowsky, & D. Ostrowsky, Trans.). Wiley-Interscience/Hermann.

3. Rooney, A. (2011). The story of physics: From natural philosophy to the enigma of dark matter. Arcturus Publishing Limited.

4. William Harris & Craig Freudenrich, Ph.D. «How Light Works» 1 January 1970. HowStuffWorks.com. <https://science.howstuffworks.com/light.htm> 7 July 2025

Escrito por Richard Sottie, estudiante de posgrado del programa de Física y Astronomía de la Universidad de Ohio, especializado en física computacional con especial interés en la plasmónica.

Ilustración creada por Serena Krejci-Papa, estudiante de primer año del máster en Química Teórica y Computacional de la Universidad de Barcelona, en el marco del programa Erasmus Mundus. Escribe sobre temas científicos complejos de una forma que hace reír a la gente. Puedes encontrar más información sobre ella en Sciencewithserena.com. 

Cómo los principios cuánticos están transformando la química

A estas alturas, todos tenemos una idea bastante clara de cómo funciona la IA: escribes una orden en inglés sencillo, se la envías a un chatbot y este te devuelve un texto, una imagen o un código. Genial, ¿verdad? 

Ahora imagina que existiera algo así para cosas reales. Imagina que quisieras crear un nuevo medicamento para el dolor muscular o un nuevo material para los neumáticos de los coches, y que todo lo que tuvieras que hacer fuera pulsar un botón para conseguirlo. ¿Necesitas una nueva molécula medicinal? ¡Puf! Ya la tienes. 

Puede que ahora parezca ciencia ficción, pero en realidad estamos más cerca de lo que se podría pensar. La química cuántica ya se está utilizando para ayudar a los químicos a descubrir y crear nuevas moléculas utilizando principios cuánticos y ordenadores en lugar de las técnicas tradicionales de laboratorio. Aunque quizá no sea tan sencillo como pulsar un botón, ¡acelerar el proceso sin duda lo es!

¿Cómo ayuda la cuántica a la química?

Bien, supongamos que somos químicos y queremos crear una batería para teléfonos que no se agote a primera hora de la tarde. Para ello, necesitaremos un nuevo material, por lo que el proceso para encontrarlo suele ser el siguiente: identificar algunas moléculas posibles, intentar sintetizarlas en el laboratorio, probar los resultados para ver si funcionan y repetir el proceso cuando no es así. Tras muchos experimentos, lágrimas y años, conseguiremos un nuevo material.

¿Suena agotador? Lo es. Por eso, el descubrimiento y diseño molecular puede tardar hasta 20 años en pasar del laboratorio al mercado.

El uso de los principios cuánticos para el descubrimiento molecular ofrece a los químicos una alternativa: en lugar de comenzar con ese tedioso proceso de prueba y error, los químicos pueden tratar de comprender el comportamiento molecular a nivel cuántico antes incluso de poner un pie en el laboratorio.

Tomemos como ejemplo la batería de nuestro teléfono: esto sucedió realmente. Los científicos querían crear un nuevo material para las baterías de los teléfonos móviles que consumiera menos litio y utilizaron principios cuánticos para acelerar el proceso de búsqueda de un nuevo material. Un ordenador de alta potencia simuló los 32 millones de opciones posibles, un modelo de aprendizaje automático las clasificó y redujo a 500 000, y un método de química cuántica llamado «teoría funcional de la densidad» dio como resultado 150 opciones finales. 

Solo entonces los científicos se dirigieron al laboratorio con 18 compuestos para probar. En menos de una semana, pasaron de 32 millones de opciones a un material superior que utilizaba un 70 % menos de litio. ¡Puf!

The future of quantum chemistry

La química cuántica puede hacer lo mismo que la química tradicional en una fracción del tiempo; no es de extrañar que los científicos consideren que el futuro de la química está en la cuántica. 

Aunque actualmente se están utilizando el aprendizaje automático y los algoritmos cuánticos, la computación cuántica es la próxima aplicación de la cuántica; la gente está buscando cambiar las reglas del juego en la química. 

Por ejemplo, los científicos ya han utilizado un ordenador cuántico de átomos neutros para acelerar el proceso de descubrimiento de fármacos. En lugar de realizar pruebas y cometer errores en el laboratorio, utilizaron algoritmos cuánticos y computación cuántica de átomos neutros para mapear cómo las moléculas de agua afectan a los procesos biológicos. Con el tiempo, esa información podría utilizarse para ayudar a que un fármaco se una a una proteína del organismo. 

Este es solo un tipo de ordenador cuántico; se espera que pronto esté disponible un ordenador cuántico universal. Ese tipo de ordenador cuántico podría simular todo el complejo proceso de descubrimiento de fármacos, reduciendo drásticamente el tiempo necesario para ello, que actualmente es de 20 años.

Por estas razones, la cuántica es motivo de gran entusiasmo para los químicos. La aplicación de los algoritmos cuánticos, el aprendizaje automático y la computación a la química abre un nuevo mundo de posibilidades en el descubrimiento molecular. Quién sabe, quizá lo próximo sea crear moléculas con solo pulsar un botón.

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Obras citadas

Artículos científicos

Gacon, Julien, et al. «Dual-frame optimization for gate-model quantum programs with applications to protein folding.» Physical Review Research, vol. 6, no. 4, 2024, https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.6.043020.

Kohn, Nathan, et al. «Quantum-enhanced Markov chain Monte Carlo.» arXiv preprint arXiv:2401.04070, 2024, https://arxiv.org/abs/2401.04070.

Entradas del blog

Microsoft Azure Quantum Blog. «Accelerating materials discovery with AI and Azure Quantum Elements.» Microsoft Azure, 9 Aug. 2023, http://azure.microsoft.com/en-us/blog/quantum/2023/08/09/accelerating-materials-discovery-with-ai-and-azure-quantum-elements/.

World Economic Forum. «How quantum computing could accelerate drug development.» World Economic Forum, Jan. 2025, https://www.weforum.org/stories/2025/01/quantum-computing-drug-development/#:~:text=Quantum%20computing%2C%20by%20optimizing%20processes,to%20their%20specific%20biological%20profiles.

Serena Krejci-Papa es una estudiante de primer año del máster en Química Teórica y Computacional de la Universidad de Barcelona, en el marco del programa Erasmus Mundus. Escribe sobre temas científicos complejos de una forma que hace reír a la gente. Puedes encontrar más información sobre ella en Sciencewithserena.com. 

Viendo el futuro con el lente de la cuánticas: Guía de Elena Yndurain para navegar por la próxima revolución tecnológica

Entrevista a Elena Yndurain, estratega especializada en transformación digital y tecnologías emergentes, autora de libros, directora de producto en Microsoft, profesora honoraria en la Universidad Carlos III de Madrid, profesora adjunta e investigadora principal en tecnologías cuánticas en el IE Business School.

En las últimas décadas, hemos sido testigos de una sorprendente ola de nuevas tecnologías que han remodelado industrias, transformado nuestros hogares y cambiado nuestra forma de ver el mundo, desde el auge de Internet hasta los avances en inteligencia artificial. Ahora, se vislumbra otro avance revolucionario: la computación cuántica. Durante mucho tiempo considerada como algo propio de la ciencia ficción, comentada en voz baja en círculos académicos y objeto de especulaciones en artículos de opinión, en los últimos años la computación cuántica ha ido entrando silenciosamente en el mundo real. Las empresas, los gobiernos y los laboratorios de investigación compiten ahora por explorar sus capacidades, desde la modelización del clima hasta el descubrimiento de fármacos. Y a la vanguardia de hacer que la computación cuántica no solo sea comprensible, sino también aplicable, se encuentra la Dra. Elena Yndurain, visionaria tecnológica, profesora y autora del libro Quantum Computing Strategy: Foundations and Applicability (Estrategia de computación cuántica: fundamentos y aplicabilidad).

La carrera profesional de Elena comenzó en el ámbito de la consultoría, antes de pasar a desempeñar funciones en la industria, donde a menudo se le encomendaba la tarea de introducir nuevas tecnologías en el mercado antes incluso de que la gente supiera que las quería.

«Empecé con la web, la nube, las aplicaciones, los dispositivos móviles y la inteligencia artificial, y creé nuevas categorías de productos basadas en cada nueva tecnología. Por ejemplo, cuando aún no existían las aplicaciones, creé toda una categoría para vincular la investigación y el desarrollo con el mercado. ¿Cómo se introduce este nuevo producto en el mercado? ¿Cómo se crea un mercado para él? Yo creé todo el proceso», aclara Elena.

Cómo detectar los agentes de cambio en sus inicios

A lo largo de una carrera que abarca décadas y continentes, Elena ha analizado las tecnologías emergentes a medida que se desarrollaban en los laboratorios, imaginando sus posibles aplicaciones y tendiendo puentes entre la investigación y la industria, un trabajo que exige una combinación poco habitual de conocimientos técnicos, perspicacia empresarial y una gran dosis de imaginación.

«Lo más emocionante era imaginar lo que se podía hacer con una tecnología concreta. Tenía que imaginar lo que la gente podría hacer, pensar en las posibilidades», explica Elena con entusiasmo.

Sin embargo, por muy fascinante que fuera su papel en el ámbito tecnológico, a menudo se encontraba nadando contra corriente. «Cuando lanzamos las aplicaciones, fue un trabajo un poco solitario, en el sentido de que nadie entendía lo que yo estaba haciendo». A lo largo de sus años en el sector, Elena fue testigo de cómo los gigantes de la industria rechazaban innovaciones que pronto redefinirían mercados enteros, momentos en los que el futuro llamaba a la puerta, pero pocos reconocían el sonido.

«Tengo una lista de famosas últimas palabras de grandes empresas, como nadie va a utilizar la nube o ¿para qué queremos una aplicación? Mucha gente no entendía que el smartphone tenía que ver con las aplicaciones. Recuerdo que cuando trabajaba con Nokia, me preguntaron: » ¿Cuántos teléfonos vamos a vender? Y yo les decía,» no se trata de vender a corto plazo, sino de vender aplicaciones«».

Identificando la próxima gran innovación

El primer encuentro de Elena con la computación cuántica fue igualmente visionario: «Cuando IBM abrió la nube para su ordenador cuántico en 2016, recuerdo haber pensado: «Esto es el futuro, esta es la nueva tecnología«».

Para desarrollar plenamente una visión clara, Elena se propuso profundizar su comprensión de las tecnologías cuánticas, aun sabiendo que ello exigía una sólida base en física. Abordó este reto con humildad, iniciativa y un compromiso inquebrantable con el aprendizaje continuo.

«Pensé: tengo que entender esto; así que leí libros, hice cursos… Cuando trabajaba [como profesor] en la IE Business School, creé un curso para impartir y esa experiencia me obligó a comprenderlo en profundidad».

De una niña precoz con ganas de aprender a líder mundial en computación cuántica en IBM

Con solo 11 años, la madre de Elena la inscribió en un curso de programación informática de verano. Era la alumna más joven de una clase en la que incluso había estudiantes universitarios. Ese primer encuentro con la capacidad de un ordenador para seguir sus instrucciones despertó en ella una pasión que la llevó a destacar en informática, a estudiar matemáticas como doble especialidad en la Universidad de Michigan, a realizar posteriormente un doctorado centrado en la inteligencia artificial y, finalmente, a convertirse en pionera en la industria de la computación cuántica, dando forma al futuro de la tecnología en IBM.

«Cuando IBM estaba creando su equipo de investigación en tecnologías cuánticas, se pusieron en contacto conmigo porque necesitaban a alguien con experiencia en el ámbito empresarial. En aquel momento, el grupo estaba formado por una mezcla de investigadores e ingenieros, pero carecían de personas que entendieran el lado empresarial. Y por eso me uní al equipo».

Durante su etapa en IBM, diseñó una forma innovadora de priorizar los casos de uso mediante el seguimiento de la evolución de sus algoritmos cuánticos subyacentes, trazando lo que podrían lograr con el tiempo y prediciendo el momento en que podrían superar a la informática clásica. Su método también sopesaba si cada algoritmo requeriría máquinas tolerantes a fallos o si podría seguir ofreciendo resultados a pesar del inevitable «ruido» de los sistemas cuánticos actuales. Este marco prospectivo proporcionó a las organizaciones una vía clara y estratégica para decidir qué proyectos cuánticos llevar a cabo y cuándo.

«En IBM, trabajé con una empresa financiera en la elaboración de un mapa de sus aplicaciones a los problemas de la industria, ayudándoles a priorizarlos. Por lo general, las empresas no tienen el tiempo ni los recursos para probar todas las ideas, por lo que se me ocurrió un método flexible para clasificarlas. Creé un gráfico en el que el eje X representaba el tiempo y el eje Y medía la ventaja cuántica [el punto de inflexión en el que los ordenadores cuánticos superan a los sistemas clásicos en tareas específicas]».

Introducir una tecnología disruptiva como la computación cuántica en el mercado requiere algo más que conocimientos técnicos: exige un profundo conocimiento de los clientes, sus necesidades y el valor que se les puede aportar. Elena aportó precisamente esa capacidad, combinando curiosidad, humildad y una mentalidad global, con la habilidad de adaptar las soluciones a las circunstancias únicas de cada cliente.

Educar a la próxima generación y hacer accesible la física cuántica para todos

Polifacética y llena de energía, la carrera de Elena abarca tanto la industria como el mundo académico. También es profesora en la Universidad Carlos III y en el IE Business School de Madrid, donde enseña estrategias en tecnología, computación cuántica y transformación digital a ejecutivos, estudiantes de máster y estudiantes universitarios. Su filosofía docente se centra en hacer accesibles los conceptos abstractos, utilizando analogías del mundo real y aplicaciones industriales para tender puentes entre la teoría y la práctica.

Por eso, conectar la ciencia compleja con el impacto en el mundo real es fundamental en el nuevo libro de Elena, Estrategia de Computación Cuántica: Fundamentos y Aplicabilidad.

«Un día, un profesor de física cuántica me dijo: deberías escribir un libro, necesitamos un libro que combine los negocios con la cuántica; pensó que yo era la persona adecuada para escribirlo».

Escrito originalmente en un inglés no técnico, utilizando analogías, ayudas visuales y comparaciones con el mundo real para hacer accesible el material, su libro explica algoritmos cuánticos esenciales, junto con resúmenes de modalidades de hardware y marcos de programación. Categoriza los problemas más adecuados para la cuántica —que abarcan simulaciones, optimización, IA y comunicaciones seguras— ayudando a los lectores a identificar casos de uso en sus propios sectores.

«Mi libro no es solo para expertos en STEM, sino también para cualquier persona que sienta curiosidad por el potencial de la computación cuántica: desde inversores, responsables de la toma de decisiones y responsables políticos hasta educadores, profesionales de otros campos e incluso aquellos que se dedican a la tecnología y saben poco sobre cuántica».

El libro también explora cómo la computación cuántica puede abordar problemas específicos en once sectores, como el aeroespacial, la eficiencia energética y la agricultura.

La soledad de ser mujer en STEM

Ninguna entrevista con Elena estaría completa sin explorar su experiencia como mujer en el negocio de la tecnología. Desde sentirse aislada en equipos dominados por hombres hasta encontrarse con prejuicios en la contratación y los ascensos, ha soportado y presenciado barreras persistentes.

«Nosotras, como mujeres, nos enfrentamos a muchos retos en STEM. Como somos tan pocas, siempre es un poco difícil crear vínculos o apoyos. A veces me siento aislada porque los equipos no nos consideran realmente con las mismas capacidades, pero lo que también he visto es que, a veces, son los hombres los que nos ayudan», comenta Elena. «En el mundo académico, está bastante mal; los estudiantes tienden a ser menos respetuosos. Además, si eres mujer e intentas ser dura, piensan que estás siendo demasiado dura, pero con los hombres no pasa nada».

En puestos de liderazgo, ha defendido la contratación justa y la igualdad salarial para las mujeres, a menudo guiándolas en el arte de la negociación. Destaca la importancia de los aliados:

«Una vez, en una Startup, tuve que presionar mucho para que una mujer consiguiera el puesto que realmente merecía. Querían contratarla para un puesto inferior al que justificaban sus cualificaciones. El comité quería elegir en su lugar a un hombre con mucha menos experiencia. Había luchado por ello; había luchado mucho. Cuando era jefa de innovación, contraté a muchas mujeres en el equipo, y siempre les ayudé a pensar en su trayectoria profesional y a no ser tímidas y negociar para asegurarse de que conseguían lo mejor para ellas. Sé que las mujeres dudamos a la hora de negociar, creemos que no nos lo merecemos».

Si la carrera de Elena enseña una lección, es que el futuro pertenece a quienes están dispuestos a imaginarlo y luego trabajan duro para hacerlo realidad.

Una Vida Dedicada a la Ciencia Cuántica, la Paz, la Equidad y el Acceso Universal al Conocimiento

Entrevista a la Dra. Ana María Cetto, profesora de física e investigadora mexicana, impulsora del Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuántica, líder de dos organizaciones merecedoras del Premio Nobel de la Paz y Medalla Tate 2025 de la AIP.

Muchos científicos dedican su vida entera a la investigación y alcanzan grandes logros. Pero para reunir los méritos que ha acumulado Ana María Cetto, profesora e investigadora de la Universidad Nacional Autónoma de México, harían falta varias vidas. Su trayectoria es tan amplia y profunda que unos pocos minutos de conversación con ella bastan para dejarnos tan impresionados como inspirados.

Además de una destacadísima carrera científica investigando los fundamentos de la mecánica cuántica, Ana María ha trabajado incansablemente por la paz, la equidad de género y el acceso universal al conocimiento. Su forma de entender la ciencia, como un compromiso integral con la sociedad, y su liderazgo internacional la han convertido en una voz admirada y escuchada en todo el mundo. Fue justamente ese espíritu el que la llevó a ser uno de los principales motores detrás de la declaración del Año Internacional de la Ciencia y Tecnología Cuántica (IYQ, por sus siglas en inglés).

«Teníamos el antecedente exitoso del Año Internacional de la Luz, en el 2015, en el que un grupo muy, muy pequeño de científicos nos pusimos manos a la obra y le dedicamos mucho tiempo y esfuerzo, también diplomático, y fue una experiencia fantástica», la Dra. Cetto explica con entusiasmo. «La idea [del IYQ] surgió en el seno de algunas sociedades científicas quienes la llevaron a la Unión Internacional de la Física Pura y Aplicada, cuya Asamblea General de 2021 acordó aprobarla; ahí es donde entramos nosotros precisamente porque ya habíamos colaborado con la UNESCO, ya habíamos transitado ese camino, conocíamos el proceso, las complejidades y los obstáculos.

Así comenzamos a trabajar en equipo, la embajada y la delegación de México ante la UNESCO a hacer su parte y cuando se sometió la iniciativa ente la conferencia general de la UNESCO, no hubo discusión; se aprobó por aclamación, por consenso. Fue un trabajo conjunto y un buen ejemplo de diplomacia de la ciencia». 

Además del impacto social, ético, político y técnico, la iniciativa también responde a una motivación profundamente personal: promover una comprensión más clara y accesible de los fenómenos cuánticos, combatir la idea de que se trata de una ciencia ininteligible o mágica, e insistir en que, con el enfoque adecuado, la mecánica cuántica puede enseñarse, aprenderse y aplicarse de manera transformadora para las sociedades.

«Mi motivación fue doble: ayudar a que nos aceptaran la iniciativa por el bien común, porque hay países en donde no se está desarrollando la ciencia y la tecnología cuántica, hay muchas disparidades y eso hace que haya dependencia tecnológica con todas las consecuencias que eso conlleva para nuestras economías. También impulsar la educación y la cultura de la gente, que todos tengan una idea de qué significa la cuántica. Me interesa hacer ver que la mecánica cuántica se puede entender, que no es extraña, ni imposible de explicar. Sí se puede explicar y quisiera poder contribuir a ello, a una buena compresión de la física y de la mecánica cuántica».  

La complejidad de impulsar un año que celebre una ciencia fundamental 

Parte del interés de impulsar el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuántica es preparar a los gobiernos, instituciones educativas y la industria para los retos, poner sobre la mesa la discusión ética necesaria sobre las nuevas tecnologías.

A pesar de contar con recursos limitados y de enfrentar cierta resistencia por parte de algunos países industrializados, reticentes ante el costo y la complejidad de lanzar una nueva iniciativa científica global, el compromiso, la coordinación y la convicción de los involucrados permitieron que la propuesta fuera aprobada sin necesidad de debate. En un esfuerzo destacado de diplomacia científica efectiva se obtuvo un récord de 72 países que oficialmente apoyaron la proclamación del IYQ.

«Hubo un poco de desconcierto e inclusive de resistencia. Los países más ricos, los que tienen más recursos, los que tienen más tecnología, son normalmente los que más se resisten a que haya otro año científico, argumentan que es muy caro. Finalmente, logramos que todos se interesaran, pues el negocio que produce la cuántica hoy en día es apreciable en las comunicaciones, la microelectrónica, los aparatos para diagnóstico de enfermedades, el diseño de fármacos… la cuántica está metida en todos lados y son los países que más invierten en ella a quienes más les conviene [el IYQ]».

Ana María Cetto durante la ceremonia inaugural del IYQ 2025. © UNESCO/Marie Etchegoyen.

Una mexicana merecedora de dos Premios Nobel de la Paz

Más allá de su trabajo académico, Cetto ha sido una firme defensora de la paz y la diplomacia científica. Desde sus años como estudiante, participó activamente en movimientos pacifistas, y más adelante se unió a las Conferencias Pugwash sobre Ciencia y Asuntos Mundiales. Esta organización internacional no gubernamental, que trabaja para reducir los conflictos armados y promover la seguridad global, recibió el Premio Nobel de la Paz en 1995, mientras Cetto formaba parte del Comité Ejecutivo. En 1997 fue elegida presidenta de este organismo. 

«El trabajo en la Pugwash fue muy interesante y enriquecedor, y particularmente a mí me tocó llevar una voz diferente: viniendo de un país que ha sido tradicionalmente pacifista y que fue pionero en el establecimiento de zonas libres de armas nucleares. Tengo una visión fresca, diferente de aproximarme a la búsqueda de vías pacíficas de soluciones.

Durante aquella experiencia, hubo unos momentos muy satisfactorios, otros no lo son tanto porque hay conflictos que no solo persisten sino que se escalan. Lo característico de Pugwash es que tiene realmente buenos científicos, incluso Premios Nobel, exmilitares y diplomáticos, profesionales muy comprometidos con el desarme y la resolución pacífica de conflictos. 

Ahora me han invitado a dirigir un consejo asesor recién establecido, lo cual para mí significa un reconocimiento a mi participación de hace 30 años, pero también mucho compromiso por la situación crítica por la que estamos pasando. Lo importante es seguir en la lucha».

En 2003, la Dra. Ana María Cetto, asumió un nuevo reto como directora general adjunta del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), una institución clave para la seguridad global que, apenas dos años más tarde, fue galardonada con el Premio Nobel de la Paz. Con su ingreso al organismo, la Dra. Cetto no solo rompió barreras al convertirse en la primera mujer —y la primera latinoamericana— en ocupar ese cargo, sino que también dejó una huella profunda en temas cruciales para el futuro de la humanidad.

En uno de sus trabajos más influyentes dentro del OIEA, abordó las diferentes tecnologías nucleares y la diversidad de sus aplicaciones pacíficas que traen enormes beneficios, como en la medicina, la agricultura o la producción de energía, pero que también representan riesgos cada vez más serios por su disponibilidad más amplia. Ante este delicado equilibrio, la Dra. Cetto ha hecho énfasis en la necesidad urgente de reforzar las infraestructuras de seguridad nuclear, especialmente en un contexto de avances tecnológicos acelerados, tensiones geopolíticas y un renovado interés por la energía nuclear.

«Cuando en 2002 el Director General del OIEA, Mohamed ElBaradei, me invitó a integrarme como Directora General Adjunta, tuve que retirarme de Pugwash por un posible conflicto de intereses. Así comenzó una etapa de ocho años en Viena. Allí dirigí el programa de cooperación técnica a cargo de las aplicaciones pacíficas de las tecnologías nucleares. Fue una experiencia muy enriquecedora, en una época especialmente buena para el organismo». 

Ana Maria Cetto, IAEA Deputy Director General and Head of the Department of Technical Cooperation. IAEA, Vienna, Austria. January 6, 2003. Photo Credit: Dean Calma / IAEA.

La voluntad de entender los fundamentos de la mecánica cuántica 

La investigación de los fundamentos de la mecánica cuántica es un área que muchos científicos miran con el rabillo del ojo; algunos la descartan como mera filosofía. Para muchos, ya está todo dicho y consideran que indagar en la causa de los fenómenos cuánticos es una pérdida de tiempo: después de todo —algunos argumentan—, la mecánica cuántica funciona tan bien que ya nos ha llevado a tecnologías impresionantes, y otras promisorias, como las computadoras cuánticas.

Pero Ana María Cetto no está dispuesta a abandonar su curiosidad intelectual por la practicidad. Desde muy joven siempre insistió en ir al fondo del asunto: entender los fenómenos cuánticos desde la física misma, no solo desde las interpretaciones. Como ella misma dice, no se trata solo de que funcione, sino de comprender por qué funciona. 

«Cuando era estudiante, los profesores de cuántica decían cosas con las que yo no estaba de acuerdo y eso me motivaba a buscar otra explicación. La mecánica cuántica, como viene en los libros de texto, es un catálogo de principios, como de decretos, pero todo esto lo podríamos explicar rigurosamente desarrollando la física necesaria.  

Desde que se publicó el primer formalismo de la mecánica cuántica, hace 100 años con el trabajo de Heisenberg y un poco después con el de Schrödinger, ha tenido mucho éxito: es un formalismo que te permiten hacer cálculos muy precisos e incluso hacer predicciones, pero los fundadores en ese momento no se preocuparon por entender el origen de los fenómenos cuánticos. En ese momento, estaban muy ocupados desarrollando su álgebra y entonces, esa pregunta quedó en el tintero».

Junto con su pequeño grupo de investigación, Ana María Cetto retoma esa pregunta olvidada con una propuesta provocadora: ir más allá de las interpretaciones tradicionales y buscar la física subyacente. Inspirada en una observación temprana de Max Planck, quien en 1911 explicó que su trabajo estaba incompleto, ella y su equipo han desarrollado un enfoque que explica fenómenos cuánticos asociados con el comportamiento dual onda–partícula; no como misterios, sino como el resultado de una interacción concreta entre las partículas subatómicas y el vacío.  

«En 1911, Max Planck explicó que su fórmula estaba incompleta porque hay que incluir también un término que siempre existe, aun cuando no hay radiación externa. Cuando no hay focos encendidos, sigue habiendo un campo que llamamos “vacío”, y algún efecto debe de tener el vacío sobre las partículas. Inspirados en esto, nos pusimos a hacer física, no interpretación, y hemos podido explicar cómo el campo del vacío imprime a las partículas un cierto comportamiento ondulatorio que se expresa en los fenómenos de interferencia. Los átomos siguen siendo partículas golpeadas por este campo juguetón. Imagina una piedra que cae en un estanque y forma una onda y la piedra está interaccionando con las ondas, así ese vacío está interaccionando con las partículas y con eso explicamos fenómenos cuánticos».

Medalla Tate: premio a la investigación rigurosa con una visión social y humanista

Entre una lista larga de merecidos galardones, la Dra. Cetto recibió este año nada menos que la Medalla John Torrence Tate, uno de los máximos reconocimientos que otorga el Instituto Americano de Física. Un premio reservado para quienes han dejado huella no solo en la investigación científica, sino en la visibilización y democratización del conocimiento. 

La distinción reconoce su trayectoria excepcional en física cuántica, pero también celebra su liderazgo internacional, su incansable lucha por la equidad y por una ciencia más inclusiva, más ética y más conectada con las realidades sociales, resaltando la creación del Sistema Regional de Información en línea para Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal – Latindex, que hoy es un referente continental en calidad editorial sustentado por una red no comercial de socios en todos los países de la región y ha sido clave para transformar el panorama de acceso al conocimiento en español y portugués.

«Todavía persiste un prejuicio muy arraigado en la comunidad internacional de física. Nosotros, por trabajar en un país que no se considera «central» en el mapa de la ciencia, seguimos siendo víctimas de ese sesgo. Y de alguna manera, también hemos sido cómplices, pues en vez de citar nuestros propios trabajos o los de colegas de la región, terminamos priorizando los trabajos de otros autores publicados en revistas extranjeras. 

En muchos espacios todavía se considera —no abiertamente, pero sí subliminalmente, tácitamente — que quienes hacemos ciencia desde el sur producimos conocimiento de segunda. Y eso no solo es falso, es profundamente injusto.

Por eso, en los últimos años he dedicado tiempo y energía al tema del acceso a las publicaciones científicas, al reconocimiento de las revistas que se producen fuera de la llamada corriente principal, controlada por las grandes editoriales comerciales que han convertido esto en un negocio. No ha sido fácil, me tocó vivirlo de cerca con la Revista Mexicana de Física. Los sistemas de evaluación no la reconocían, no nos tomaban en cuenta. Pero eso empieza a cambiar: en México y en otros países ya se están ajustando los criterios de evaluación para valorar el trabajo editorial que se hace desde nuestras propias comunidades.

Publicar hoy en día en las revistas más conocidas puede costar miles de dólares por artículo. No solo hay que pagar para leer, sino también para publicar. Y eso impone una barrera más. Por eso luchamos por un sistema más justo y accesible para todos.

Me dio mucha satisfacción saber los motivos por los cuales recibo la Medalla Tate del AIP: por mi trabajo por la equidad; por el liderazgo internacional en física y por la creación de Latindex. Me da gusto también por todos los colegas con los que he tenido y tengo la fortuna de colaborar. Que los resultados de este trabajo en equipo se reconozcan como una contribución valiosa, realmente me alegra». 

Formarse como científico: un privilegio que implica responsabilidades 

El camino hacia el liderazgo a veces se recorre sin mapas, guiados por la curiosidad, el compromiso y una pregunta persistente: ¿qué puedo aportar desde lo que sé? En el mundo de la ciencia, esta pregunta cobra una dimensión especial. Porque dedicarse a investigar no es solo una carrera de conocimientos, sino también una oportunidad de transformar realidades.

El tránsito de Ana María Cetto como líder de la física cuántica, trabajando no solo por su comprensión, sino definiendo su papel en la sociedad, definitivamente nos invita a reflexionar, a mirar la ciencia no solo como un fin, sino como un medio para generar impacto social.

«No hay recetas para participar en actividades que tienen un impacto social. Conforme una va avanzando y creciendo en su formación científica, aprendiendo más y más, también comienza a comprender que esta posibilidad de aprender y convertirse en científica es, en muchos sentidos, un privilegio. Ese privilegio conlleva responsabilidades. Las herramientas que brinda la ciencia no deberían utilizarse únicamente para el desarrollo personal o profesional, sino también para contribuir al bienestar común. La ciencia es, después de todo, un producto humano que se construye sobre el trabajo de millones de personas».

Featured picture derechos de autor: UNESCO/Marie Etchegoyen.

Elisa Torres, la Estudiante Chilena que Popularizó La Ciencia Cuántica Entre Las Niñas de Todo El Mundo

(Olivia Castillo is a physics student and APS JNIPER fellow.)

La niñez

Para Elisa Torres Durney, cada flor, cada hoja y cada insecto representaban una oportunidad para descubrir algo nuevo. De niña, era difícil encontrarla en casa; siempre estaba afuera explorando las maravillas de la naturaleza. A sus padres les encantaba su curiosidad, aun cuando ella traía tierra a la casa. Creían en el valor de la educación (siempre y cuando ella tuviera cuidado) e incluso le regalaron un microscopio rosado. Ese microscopio de plástico se convirtió en la ventana a un mundo nuevo que le permitió continuar investigando el entorno con un asombro.

Pero su curiosidad no se limitaba a lo que podía ver con el microscopio. A Elisa simplemente le encantaba aprender, incluso el arte de su abuelito (quien era pintor). Solo con observarlo, aprendió a dominar técnicas avanzadas y pasaba tardes enteras a su lado, mirando el proceso delicado de mezclar colores para contar historias vívidas. Elisa sigue pintando hoy en día usando las técnicas de su abuelo.

Gracias al apoyo de sus padres, para el momento que comenzó la escuela secundaria, su curiosidad no había desaparecido. Aprovechó las oportunidades de estudio, trabajando en un laboratorio, participando en teatro, y haciendo preguntas en todas sus clases. Desafortunadamente, la pandemia de coronavirus puso un fin a esto.

Su viaje hacia la computación cuántica

En la adolescencia, durante la pandemia, Elisa tenía demasiado tiempo libre, estaba aburrida, sin interacción social y con menos actividades. En otoño de 2021, se registró en un curso en línea de dos semestres de computación cuántica impartido por The Coding School y patrocinado por el gigante tecnológico IBM. Antes del curso, Elisa sabía que la mecánica cuántica es un campo de la física que estudia cosas pequeñísimas, pero nada más. Nadie en su vida conocía la computación cuántica, ni siquiera su madre, quien trabaja en el área de tecnología. 

Desde el primer día, el curso la atrapó. Aprendió que la computación cuántica aprovecha las leyes de física cuántica para resolver problemas específicos más rápido que las computadoras tradicionales. Su profesor explicó temas fascinantes como los cúbit​​s (la unidad de información de la computación cuántica) y la superposición, propiedades exclusivas de la física cuántica. 

Una explicación simplificada de estos conceptos sería: una computadora normal solo utiliza los números cero y uno para codificar la información, pero en una computadora cuántica, la información está codificada en una mezcla de ambos (cero y uno). Imagina que el cúbit es cero y uno al mismo tiempo, pero que tampoco es ni cero ni uno. Esta capacidad de existir en múltiples estados al mismo tiempo se llama superposición en mecánica cuántica. Entonces, una vez que la computadora cuántica lo lee, el cúbit colapsa a un estado definitivo de cero o uno. ¡Esta es una idea que desafía nuestra comprensión clásica del mundo natural!

Además de la teoría, Elisa tuvo la oportunidad de adentrarse de lleno en la materia a través de los laboratorios virtuales del curso. Experimentó con circuitos cuánticos y programó utilizando algoritmos cuánticos, herramientas clave en este campo interdisciplinario. Pero más allá del aprendizaje técnico, lo que más la marcó fue la comunidad que encontró: hizo amistades con estudiantes de todo el mundo. Aunque venían de culturas muy distintas, todos compartían la misma pasión por la computación cuántica.

Sin duda, ese curso fue una experiencia transformadora. Elisa pensó, “Cuando amas algo, quieres compartirlo”; y eso fue exactamente lo que hizo.

Girls in Quantum

Después del curso, Elisa no quiso quedarse ahí. Deseaba seguir explorando la computación cuántica y mantener el vínculo con la red de colegas que había formado. Pero también surgió en ella algo más profundo: la necesidad de compartir lo aprendido con personas que no habían tenido las mismas oportunidades que ella. Así, en 2022, fundó Girls in Quantum, una organización dedicada a hacer accesible la ciencia cuántica a niñas de todo el mundo, mediante talleres virtuales y recursos gratuitos.

Al principio, la iniciativa estaba dirigida solo a jovencitas en Chile, su país de residencia en ese momento. Sin embargo, al recordar la diversidad del curso y a sus compañeros de distintas partes del mundo, comprendió que Girls in Quantum debía ir más allá de Chile. Convertirla en una organización internacional fue un gran desafío. Coordinar horarios para las reuniones era complicado: mientras algunos de sus compañeros dormían, otros se despertaban. Además, fue un reto encontrar expertos con quienes colaborar. Tenían suerte si, de cientos de correos electrónicos, una sola persona respondía. Lo más frustrante fue que muchos adultos no la tomaban en serio. Cuando la veían, le preguntaban: “¿Dónde están tus padres?” Aunque era calificada, dudaban de sus capacidades por su género y edad, pero Elisa persistió y Girls in Quantum aprendió a ser organizada y flexible.

¡Actualmente, hay veintisiete países activos en Girls in Quantum, desde Japón hasta Egipto! En total, más de cinco mil jóvenes en el mundo están aprendiendo con la organización. Elisa, quien recientemente fue reconocida por Forbes como una de las 30 under 30 por este trabajo, no quiere parar el movimiento de democratizar la educación en computación cuántica. Cree que hay muchas mujeres con potencial en el campo, pero no tienen las oportunidades ni los recursos necesarios. Elisa está decidida a cambiar esa situación y a abrir puertas para la próxima generación de mujeres en la ciencia cuántica.

Este artículo pertenece a la serie de la Sociedad Americana de Física PhysicsQuest.

Olivia Castillo es estudiante avanzada de física y humanidades en la Universidad de Texas en Austin, Estados Unidos.

Principio del Mar Incierto, un Poema Cuántico Brillante de Richard Blanco

¿Qué ocurre cuando la belleza del mundo cuántico se encuentra con el poder de la literatura? El Concurso de Poesía Brillante (Cuántica) desafía a poetas de todo el mundo a explorar precisamente eso. Este concurso internacional, único, creado para celebrar el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas, invita al público general a expresar la ciencia cuántica en verso.

El poeta Richard Blanco. Foto de USDA por Lance Cheung.

Organizado por The Brilliant Poetry Project, la convocatoria de propuestas abrió el 21 de marzo de este año y se cerrará la próxima semana, el 30 de junio. En este marco, y para inspirar a los entusiastas de la cuántica, el poeta e ingeniero Richard Blanco compartió su «poema estereoscópico o contrapuntístico», Principio del Mar Incierto, en honor a Werner Heisenberg, uno de los padres de la mecánica cuántica. El autor señala que su texto puede leerse «de más de una manera: de izquierda a derecha a través de las dos columnas o leyendo primero una columna y luego la otra».

Principio del Mar Incierto

en honor a Werner Heisenberg

cuanto más intento medir x

cuanto más sé dónde estoy

garabateo mi nombre en la arena

cuanto más sé adónde voy

el reflujo de cada ola me seduce

cuanto más sé cómo llegar

las luces de los cargueros arden en el horizonte

como candelabros flotando hacia el puerto

cuanto más sé cuándo llegaré

la marea sube a tiempo para besar la orilla

cuanto menos intente resolver y

menos sé dónde estoy

el susurro de las palmeras protesta perder

su verdor a la oscuridad

cuanto menos sé dónde he estado

el océano se desvanece en el cielo de medianoche

cuanto menos sé quién puedo ser

se borra el horizonte en la cruda noche

cuanto menos sé quién soy

borro mi nombre con una oleada de mano

cuanto más intento determinar mi ser

menos puedo medir y

menos sé adónde voy

la luna anaranjada sale, se enfría, desaparece

menos sé cómo llegar

las siluetas de veleros duermen hasta el alba

menos sé cuándo llegaré

la avena marina se mece al compás del viento

como péndulos invertidos de atemporalidad.

menos sé dónde estoy

las gaviotas abandonan el mar noche tras noche

más puedo resolver x

más sé dónde he estado

el mar ofrece y se ofrece a la orilla

pero vuelve una y otra vez sobre sí misma

más sé quién puedo ser

el cielo de medianoche se desvanece en el océano

más sé quién soy

aun en la oscuridad, mis ojos crean nubes

más sé que estoy, aquí

tomo un puñado de arena, respiro, escucho

menos puedo determinar quién soy

«Principio del Mar Incierto (Uncertain-Sea Principle)» fue tomado del libro Homeland of My Body: New and Selected Poems de Richard Blanco. Copyright © 2023 Richard Blanco. Usado con permiso de la editorial Beacon Press y de Richard Blanco. Traducción al español de Alexandra De Castro.

Fotografía editada por Alexandra De Castro.

Construyendo el Futuro de laComputación Cuántica en México y América Latina

Entrevista a Claudia Zendejas-Morales, impulsora de la computación quántica en México y Latinoamérica, desarrolladora de la plataforma de programación Tequila, mentora de QWorld e IBM-Qiskit Advocate

Imagina una máquina que resuelva problemas que las supercomputadoras más potentes del mundo tardarían la edad del universo en solucionar. Aunque suene a ciencia ficción, ese es uno de los superpoderes que prometen las tecnologías cuánticas emergentes. Estas tecnologías, como la computación cuántica, están en el proceso de salir de los laboratorios a la industria y en México ya se están dando pasos firmes para formar parte de este futuro disruptivo. 

Una de las científicas mexicanas, pioneras, es la física e ingeniera en computación, Claudia Zandejas Morales. Su formación comenzó en ingeniería de software, pero fue un curso de mecánica cuántica el que despertó en ella la pasión por la computación cuántica. Desde entonces, se ha construido un perfil académico y profesional sólido, participando en programas como USEQIP (Universidad de Waterloo), el programa de mentoría de QOSF (donde colaboró con el grupo The Matter Lab de la Universidad de Toronto) y las escuelas de verano de IBM Quantum. 

«Ya como estudiante de física, vi mecánica cuántica y me pareció fascinante el tema. Allí, en esa primera clase, nos hablaron de la computación cuántica y me empecé a involucrar mucho en ese campo, me puse a buscar activamente cómo aprender al respecto. En mi escuela había poco o nada sobre computación cuántica. Entonces yo, por mi cuenta, empecé a buscar cursos especialmente en línea y me fui involucrando con diferentes personas e instituciones que se dedicaban a la computación cuántica y a partir de allí he participado activamente en ese campo», nos cuenta Claudia con mucho entusiasmo. «El acceso a internet ha sido fundamental, es lo que me ha permitido entrenarme y participar como desarrolladora o mentora en proyectos como el de Quantum Open Source Foundation; allí tuve la oportunidad de participar en el proyecto Tequila y, a partir de ese proyecto, publicamos un artículo en el IoP science».

Todo ese periplo formativo, Claudia lo ha venido combinando con un esfuerzo titánico de promover e impulsar la educación en las tecnologías cuánticas en México y el resto de América Latina. Así, Claudia se convirtió en Qiskit Advocate (Qiskit es la plataforma de programación de computación cuántica de IBM), además de colaborar con iniciativas educativas como Quantum Flytrap, Qubit by Qubit y QWorld. Siempre enfocada en hacer llegar el conocimiento a los estudiantes hispanohablantes, Claudia ha desarrollado contenido educativo, traducido al español la documentación de Qiskit y ha sido coordinadora de cursos de cómputo cuántico en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), y en los próximos meses se unirá a la Universidad de Copenhague en el programa de Quantum Information Science.

«Hace unos años no había nada y ahora hay algo que va creciendo poco a poco. Gracias a personas como Alberto Maldonado hemos impulsado la computación cuántica en México y creado una comunidad. Él organizó el primer Festival de Otoño Qiskit en 2021 y desde entonces lo hemos organizado todos los años. Él nos ha impulsado a juntarnos y así ubicamos a una profesora de una universidad de otro estado que también hace computación cuántica y yo contacté a otras personas de la facultad de ingeniería de la UNAM interesados en el tema. Así ha ido creciendo la comunidad de computación cuántica en México, organizando cada vez más eventos de computación cuántica».

Una de las experiencias que más ha marcado a Claudia fue su participación en QClass 23-24, una iniciativa que, durante dos semestres, ofreció formación avanzada y gratuita en computación cuántica a estudiantes de contextos muy diversos.

«Lo que más me ha dado satisfacción ha sido coordinar un evento de Qworld que se llamó Qclass 23-24. Organizamos una serie de cursos a nivel de postgrado que duró dos semestres. Además de ser mentora, fui profesora y preparaba los exámenes y el contenido se dio utilizando Qiskit. Participaron más de 1500 estudiantes de más de 100 países y de muchos historiales profesionales diferentes. Realmente fue muy gratificante, otorgamos certificados. Porque esa es la idea: apoyar a los demás; y obviamente que como es un evento de Qworld era totalmente gratuito».

Una red para impulsar la computación cuántica en México

Recientemente, Claudia coorganizó, junto con el Dr. Alberto Maldonado y otros colaboradores, un evento nacional que reunió a estudiantes, docentes, investigadores y representantes de la industria, todos con un objetivo común: aprender, colaborar y abrir nuevas oportunidades en computación cuántica. Y lo más destacable: todo se hizo en español y con enfoque inclusivo.

Una de las grandes barreras para aprender computación cuántica en América Latina es el idioma. La mayoría de los recursos están en inglés, además de tratarse de conceptos complejos. Por eso, el evento se centró en crear espacios de aprendizaje en español, explicando los conceptos de forma clara y amigable. Claudia y colaboradores revelan en un artículo publicado en la IEEE, que esto permitió a más del 76% de los participantes —la mayoría sin experiencia previa— sentirse cómodos de sumergirse en el campo.

Los perfiles de los asistentes fueron muy diversos: estudiantes de licenciatura, maestría, preparatoria, profesores, profesionales e incluso personas del sector público. Hubo representación de más de 40 universidades, algunas incluso fuera de México. Y lo mejor: muchas mujeres y personas no binarias también participaron activamente, reforzando la necesidad de construir un entorno diverso en el ámbito científico. 

Un objetivo clave del evento era crear una red de colaboración entre universidades, centros de investigación y empresas tecnológicas. Hoy la red es una realidad pujante que cuenta con la participación de organizaciones como el Centro de Estudios de Computación (CECAv) de la UNAM, la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, el Tecnológico de Monterrey y compañías como IBM Quantum, Xanadu, Quantinuum y Unitary Fund. 

«A través de la red hemos logrado que en la escuela de verano de la facultad de ingeniería ya contemos con cientos de asistentes. Cada vez estamos llegando a más personas y formando a muchas más; la red y la escuela de verano van creciendo y se nota en los números, es muy emocionante. Cada vez más personas se interesan con el tema y ya hasta tenemos estudiantes interesados en hacer su tesis en computación cuántica».

Construyendo comunidad cuántica en América Latina a través de Qiskit

La historia de Claudia con Qiskit es un claro ejemplo de cómo el acceso temprano a recursos educativos puede despertar una vocación y abrir puertas a la colaboración activa dentro de una comunidad tecnológica global. Lo que comenzó como una participación curiosa en eventos abiertos, pronto se transformó en una trayectoria de contribución significativa, mentoría y liderazgo en la localización de contenidos para el mundo hispanohablante. Su involucramiento con Qiskit no solo la formó técnicamente, sino que también le brindó el espacio para amplificar su impacto educativo.

«Principalmente, yo aprendí computación cuántica con Qiskit, sobre todo en sus inicios. IBM hizo un gran esfuerzo en dar a conocer su plataforma y organizó muchos eventos como la escuela de verano, el festival de otoño, y el advocate. Yo he participado en estos eventos a nivel de participante y luego como parte del staff. De allí me convertí en Qiskit advocate y así puede comenzar a contribuir como mentora y traduciendo diferentes materiales al español, como tutoriales, libros de texto y cuadernos de programación para los eventos. Así llegué a formar parte del equipo central del proyecto de localización y así me fui involucrando».

Mujer, latina, científica: retos y victorias en computación cuántica

Además de su compromiso con la educación abierta y la computación cuántica, Claudia Zendejas-Morales ha enfrentado desafíos que van más allá de lo técnico. Ser mujer y provenir de América Latina le ha significado, en más de una ocasión, enfrentar prejuicios de género y discriminación por origen. Su testimonio refleja una realidad persistente en el mundo STEM: tener que demostrar constantemente la validez del propio conocimiento, ser ignorada en espacios de colaboración o ser juzgada por el apellido o el país de origen.

Sus palabras nos recuerdan por qué la equidad en ciencia no es solo deseable, sino urgente:

«Esto es algo que he notado desde mis inicios en STEM: por el hecho de ser mujer, muchas veces no se consideran mis conocimientos como suficientes o válidos, especialmente por parte de algunos hombres. No solo lo he vivido yo, también lo he visto en otras mujeres. Tenemos que esforzarnos el doble para que nuestras ideas sean escuchadas o para que se reconozca que estamos capacitadas.

Me he enfrentado a rechazos simplemente por ser mujer. Por ejemplo, en algunos hackatones he intentado integrarme a equipos, pero no recibo respuesta. Luego veo cómo se desarrollan esos grupos y resulta evidente que el motivo de exclusión tiene que ver con el género.

A esto se suma mi origen latino. Muchas veces he notado rechazo hacia mi apellido o hacia el hecho de ser mexicana. He llegado incluso a evitar decir de dónde soy, porque en cuanto lo menciono, la gente se forma una idea limitada sobre mis capacidades. En algunos casos, ni siquiera saben dónde está México, pero aun así me prejuzgan».

A pesar de estas barreras, Claudia ha encontrado formas de transformar la exclusión en motivación. Un ejemplo claro de ello fue su participación en el hackatón organizado por Zaiku Group Ltd, donde, como parte del equipo dotQ, obtuvo el segundo lugar por el desarrollo de un modelo híbrido cuántico-clásico aplicado a la genómica. Este logro no solo valida su capacidad técnica, sino que también desafía directamente los prejuicios que enfrentó.

Después de años forjando caminos en la computación cuántica en México y enfrentando barreras estructurales, Claudia Zendejas-Morales nos recuerda que la clave es no abandonar la curiosidad.

«Yo les digo a las jovencitas que se animen a entrar en el mundo de la computación cuántica. Mucha gente escucha el término “cuántico” y se espanta sin realmente conocer el tema. Pero lo importante es atreverse a involucrarse. Afortunadamente, hoy existen muchos caminos distintos, en diferentes niveles, para comenzar a aprender.

Si te falta física, se aprende. Si no sabes programar, se aprende. Si no hablas inglés, también se aprende. Lo esencial es no dejar a la deriva nuestras curiosidades: hay que atenderlas, explorarlas, buscar respuestas.

México está sembrando las bases para una comunidad cuántica sólida, colaborativa y conectada con el mundo. Y cualquiera puede ser parte de esta era tecnológica».

Refences

Kottmann, J. S., Alperin-Lea, S., Tamayo-Mendoza, T., Cervera-Lierta, A., Lavigne, C., Yen, T., Verteletskyi, V., Schleich, P., Anand, A., Degroote, M., Chaney, S., Kesibi, M., Curnow, N. G., Solo, B., Tsilimigkounakis, G., Zendejas-Morales, C., Izmaylov, A. F., & Aspuru-Guzik, A. (2021). TEQUILA: a platform for rapid development of quantum algorithms. Quantum Science and Technology, 6(2), 024009. https://doi.org/10.1088/2058-9565/abe567

Maldonado-Romo, A., Zendejas-Morales, C., Escalante-Ramírez, B., Olveres, J., Pedraza, I., Maldonado-Romo, J., & Yaljá Montiel-Pérez, J. (2024). *Forging pathways: Quantum computing initiatives in Mexico*. In 2024 IEEE International Conference on Quantum Computing and Engineering (QCE) (pp. 104–111). IEEE. [https://doi.org/10.1109/QCE60285.2024.20465](https://doi.org/10.1109/QCE60285.2024.20465)

Repensar la energía en la era cuántica

Entrevista a la Dra. Alexia Auffèves, física francesa, pionera de la energética cuántica y cofundadora de la Iniciativa de Energía Cuántica (QEI).

La física cuántica ha sido la estrella del mundo de la tecnología durante casi un siglo. Sin embargo, silenciosamente, una segunda revolución cuántica está surgiendo y sacudiendo los fundamentos mismos del funcionamiento de las computadoras a todos los niveles, desde cómo se define la información y la forma como las máquinas la procesan físicamente, hasta los algoritmos. Estas nuevas tecnologías cuánticas prometen cálculos excepcionalmente más rápidos y comunicaciones más seguras.

A medida que los gobiernos y las industrias invierten fuertemente en sistemas cuánticos, es hora de pensar en cómo los construimos y utilizamos de forma responsable. Eso significa no solo centrarse en lo que pueden hacer, sino también en cuánta energía utilizan para realizar las tareas. Los retos medioambientales y sociales reconocidos hoy en día imponen nuevas limitaciones que no eran obvias cuando surgieron las computadoras clásicas. Los procesadores cuánticos que están surgiendo en este momento muestran un menor consumo de energía en comparación con las máquinas tradicionales, pero no comprendemos del todo por qué y si esta ventaja persistirá a medida que escalen.

En un artículo seminal publicado en Physics Review X Quantum, en 2022, la física Dra. Alexia Auffèves, Directora de Investigación de Primera Clase en el CNRS de Francia, jefa del Laboratorio Internacional de Investigación MajuLab y Profesora invitada en el Centro de Tecnologías Cuánticas de Singapur, sostiene que “es necesario un fuerte vínculo entre la investigación fundamental y la ingeniería para establecer conexiones cuantitativas entre el rendimiento de la informática a nivel cuántico y el consumo de energía a nivel macroscópico, full-stack”. En el marco del Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas, mantuvimos una conversación con la Dra. Alexia Auffèves sobre su trabajo como pionera de la energética cuántica y como cofundadora y líder de la Iniciativa de Energía Cuántica (QEI), un esfuerzo interdisciplinar que reúne a expertos en física cuántica, termodinámica y energética, informática e ingeniería con el objetivo de comprender cómo utilizan la energía las tecnologías cuánticas desde la base.

«Llevo doce años trabajando en termodinámica cuántica, y al principio no fue fácil detectar el impacto de esta investigación en las tecnologías cuánticas. La comunidad de termodinámica cuántica apenas pudo participar en el gran despegue de las tecnologías cuánticas. Yo formaba parte de la comunidad de termodinámica cuántica, pero también tenía una visión de lo que estaba ocurriendo con las tecnologías cuánticas debido a mi pasado como experimentalista, y porque dirigía el centro de tecnologías cuánticas de Grenoble. Así, pues, vi que había claramente una brecha que salvar entre las dos comunidades», dice Alexia.

Aprendiendo de las lecciones tanto de la historia de la informática clásica como de los recientes avances de la inteligencia artificial, Auffèves nos recuerda que la eficiencia energética no se produce por accidente: Si no la buscas, no la encontrarás. En el caso de la informática cuántica, puede requerir décadas de perfeccionamiento, desde la comprensión de los principios fundamentales que conectan el coste energético y el rendimiento, hasta el diseño de chips que equilibren el rendimiento con el consumo de energía.

Creando una comunidad internacional de investigación para comprender la huella energética de las tecnologías cuánticas emergentes

Motivados por la oportunidad y relevancia de abordar el coste energético de las tecnologías cuánticas, Alexia, sus colegas Robert Whitney y Janine Splettstoesser, y el consultor y autor Olivier Ezratty cofundaron la Iniciativa de Energía Cuántica (QEI) en 2022.

Esta comunidad establece formas de medir la eficiencia energética de los dispositivos cuánticos, fija marcos de referencia e identifica cómo reducir el consumo de energía en las distintas plataformas cuánticas y paradigmas informáticos. En primer lugar, abordan computación cuántica, pero también investigan la comunicación y la detección, los otros dos denominan pilares de las tecnologías cuánticas. El equipo de la QEI pretende definir qué significa realmente “ventaja cuántica energética” en términos científicos y utilizar ese conocimiento para orientar las decisiones de diseño inteligente a medida que se desarrollan los sistemas cuánticos.

«La QEI es uno de los primeros intentos de desarrollar la innovación en un mundo finito. En el pasado, los innovadores solían invertir mucho dinero, con la esperanza de que saliera algo. Ahora, tenemos que tener en cuenta el hecho de que los recursos físicos, especialmente la energía, son finitos. En ese sentido, la computación cuántica está creciendo en condiciones muy, muy diferentes a las de su hermana mayor, la computación clásica, cuando había petróleo por todas partes, y entonces podías desarrollar tecnologías, suponiendo que teníamos recursos infinitos».

Pero poner en marcha este tipo de iniciativas, en las que se entrecruzan la ciencia fundamental y las tecnologías emergentes, también significa sortear la influencia de los sectores de la industria, que a menudo tratan de alinearse con las narrativas éticas predominantes del momento.

«Cuando lanzas una iniciativa como esta, no estás consciente del tipo de fuerzas que vas a desencadenar, especialmente hoy en día, cuando hay tanta hipérbole cuántica. Si mezclas esa hipérbole con la palabra «energía», se vuelve insoportable. La QEI no es una empresa de lavado verde. Estamos aquí precisamente para evitar el lavado verde. Estamos aquí para proporcionar a la comunidad cifras científicas objetivas de mérito para que frases como: «¡Oh! Mi computadora cuántica calculará con menos energía» y pueda comprobarse, y la eficiencia energética de esa computadora pueda incluso compararse con un límite fundamental y mejorarse con el tiempo».

¿Podemos construir una teoría que abarque lo cuántico y lo clásico a la vez?

Para comprender el verdadero coste energético de la computación cuántica, debemos mirar más allá de las especificaciones del hardware y la eficiencia operativa. En el centro del desafío se encuentra un problema mucho más profundo y conceptual: cómo combinar los mundos cuántico y clásico dentro de un único modelo físico. No se trata solo de un obstáculo técnico: es el problema más antiguo y aún abierto de la física cuántica, conocido como el problema de la medición.

Cualquier cálculo, ya sea clásico o cuántico, puede dividirse en tres etapas: entrada, procesamiento y salida. En la informática cuántica, tanto la entrada como el proceso de cálculo implican fenómenos inherentemente cuánticos, como la superposición y el entrelazamiento. Sin embargo, la obtención del resultado (la salida) requiere una medición, un proceso que desempeña un papel central en nuestra comprensión de la mecánica cuántica. Los científicos siguen desconcertados por lo que ocurre exactamente durante la medición, cuando las propiedades cuánticas se pierden aparentemente al interactuar el sistema cuántico con el aparato clásico utilizado para observarlo.

«Si piensas en una computadora cuántica, mientras se realiza un cálculo, tratamos con estados del gato de Schrödinger, es decir, superposiciones de estados de sistemas «macroscópicos» – registros de datos formados de una vasta cantidad de qubits. Así, pues, tienes estados de gato de Schrödinger en una caja (un criostato, por ejemplo) que intentas controlar desde el mundo externo [clásico]. Y mi sensación es que el coste energético verdaderamente fundamental de la informática cuántica es en realidad el costo de la caja que rodea al gato de Schrödinger.

Responder a esa pregunta es independiente del hardware y también sería una forma de resolver una de las mayores cuestiones abiertas de la física cuántica: ¿podemos construir una teoría que abarque lo cuántico y lo clásico a la vez?

Hoy en día, esta cuestión pertenece al campo de los fundamentos cuánticos, que en gran medida está desvinculado de las tecnologías cuánticas, donde «Cállate y calcula» [la respuesta que suelen dar los ingenieros y académicos a las personas que se preguntan por el significado filosófico de la teoría cuántica] ha demostrado ser una estrategia eficaz; sin embargo, si realmente quieres calcular los costes energéticos mínimos y obtener un marco universal para evaluar comparativamente todas las plataformas cuánticas posibles, resolver ese problema fundamental es muy relevante. Es un bello ejemplo de cómo la respuesta a cuestiones fundacionales puede surgir de cuestiones tecnológicas, igual que la flecha termodinámica del tiempo surgió de la optimización de los motores térmicos», explica con entusiasmo la Dra. Auffèves.

La energética cuántica a la vanguardia de los fundamentos de la propia física cuántica

Abrir las capas de la abstracción para comprender lo que ocurre realmente dentro de una computadora cuántica es fundamental para plantear preguntas profundas sobre la naturaleza de la energía, el ruido y la computación a nivel cuántico. Alexia reflexiona sobre cómo su investigación ofrece una ventana a esa indagación filosófica y científica, que nos desafía a replantearnos qué significa “costo energético” en el mundo cuántico.

Se trata de una investigación impulsada por la curiosidad, no por la utilidad, por el deseo de captar lo que realmente significa la energética cuántica en su esencia.

«Mi investigación consiste en comprender los mecanismos fundamentales que rigen los flujos de energía, entropía e información a nivel cuántico, y cómo estos comportamientos escalan hasta el nivel macroscópico. Esta línea de investigación denominada energética cuántica es joven, fundamental y tiene un valor intrínseco, al margen de cualquier consideración tecnológica. Es muy importante subrayar que la QEI no sólo promueve una investigación de base tecnológica. También fomentamos este núcleo fundamental de la energética cuántica. Está impulsado por la curiosidad y últimamente ha desencadenado una serie de nuevas cuestiones apasionantes, como los motores accionados por mediciones, ¡en los que basta con mirar un sistema cuántico para ponerlo en movimiento! »

La Dra. Alexia Auffèves explica amablemente qué es la energética cuántica.

«Se inspira en la termodinámica clásica, cuya primera motivación es convertir la «energía desordenada» (calor) de los baños calientes en otra útil y controlable (trabajo). Eso se llama motor térmico, y la termodinámica nos dice cuál es su eficiencia máxima, que es un límite fundamental. Una segunda motivación es invertir los flujos naturales de calor, lo que tiene un coste de trabajo: esto se llama nevera, y también tiene un límite fundamental. Ahora bien, lo que desempeña el papel del calor en la física cuántica es el ruido cuántico (como la decoherencia), que procede del acoplamiento a baños que no tienen necesariamente una temperatura bien definida. Por eso hablo de energética cuántica y no de termodinámica cuántica (donde las temperaturas desempeñan un papel central). Uno de los propósitos de este campo es derivar límites fundamentales cuánticos: encontrar el coste energético mínimo para cualquier tipo de proceso cuántico, para cualquier tipo de ruido cuántico. Queremos relacionar la irreversibilidad y el derroche de energía en el ámbito cuántico, donde no hay temperatura de por medio. Esta línea de investigación trata de comprender los fundamentos de la física cuántica con sondas energéticas y entrópicas».

Aunque gran parte de la investigación cuántica actual está impulsada por la carrera hacia la innovación y la comercialización, sigue existiendo una búsqueda más silenciosa y profunda, que plantea cuestiones fundamentales sobre la naturaleza de la energía, el ruido y la irreversibilidad a nivel cuántico.

En un mundo cada vez más marcado por las preocupaciones energéticas y los imperativos climáticos, mujeres científicas excepcionales, como la Dra. Alexia Auffèves, e iniciativas como el QEI, iluminan el sendero hacia la innovación responsable, al tiempo que son pioneras en la investigación fundamental de la mecánica cuántica. Es hora de impulsar el futuro cuántico, con precisión, propósito y sostenibilidad.

El futuro cuántico no tiene por qué repetir los errores del pasado digital. Puede ser mejor, si empezamos ahora.

Láser: hijo y desarrollador poderoso de la ciencia cuántica

Artículo publicado en Physical Review X Quantum

Resumen

Entre todos los inventos que ha producido la física cuántica, el láser ocupa un lugar especialmente importante, tanto por la rica historia de descubrimientos sucesivos que condujeron a su nacimiento, como por el papel que ha desempeñado en la investigación fundamental y aplicada. En este artículo hago un recorrido por el linaje de descubrimientos teóricos y experimentos que han marcado la historia del láser, limitándome a la contribución de los láseres a la ciencia del cielo azul y dejando aparte su conocido papel en diversos dominios de la tecnología. Esta historia comenzó con los avances en la antigua teoría cuántica, desde la descripción teórica de Einstein de la emisión estimulada hasta el descubrimiento experimental de O. Stern de la cuantización espacial del espín del electrón. A esas contribuciones siguieron la resonancia magnética nuclear, los relojes atómicos, el bombeo óptico y los máseres, y así, el ritmo de los descubrimientos se aceleró con la aparición del láser en 1960. Desde entonces, esta extraordinaria fuente de luz ha permitido avances en la física fundamental y ha abierto campos de investigación que ni siquiera se imaginaron en el momento de su nacimiento. Tuve la suerte de comenzar mi carrera de física en esta encrucijada de la física atómica y la óptica. En este artículo expongo mi visión personal de las grandes aventuras de la investigación fundamental en las que participé como actor o espectador, desde el enfriamiento y la captura de átomos usando luz, hasta la física de los gases cuánticos de bosones y fermiones, la manipulación de partículas cuánticas individuales y las simulaciones cuánticas. Muchas otras áreas de la física fundamental, que sólo mencionaré brevemente, deben su desarrollo a los láseres y aún cabe esperar nuevos avances en los próximos años.

Lee el artículo completo (en inglés) aquí.

Imagen destacada: Una melaza óptica: una nube de átomos fríos de sodio se vuelve fluorescente en la intersección de tres pares de rayos láser contrapropagados y sintonizados en rojo. El haz láser utilizado para la ralentización Zeeman de los átomos es visible por encima del haz horizontal de melaza. (Cortesía de W. Phillips.)

Sobre el autor: Serge Haroche trabaja en el Laboratoire Kastler Brossel, École Normale Supérieure y Collège de France, París, Francia. Recibió el Premio Nobel de Física en 2012.

Celebrando el Primer Siglo de la Física Cuántica y Preparándonos para el Siguiente

Hace un siglo, científicos pioneros como Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg y Erwin Schrödinger establecieron los principios fundamentales de la mecánica cuántica. Para conmemorar este hito, los editores de las revistas Physical Review han reunido una colección de artículos históricos que dieron forma a este campo. Se puede acceder a toda la colección en este enlace.

La colección comienza con el siguiente editorial de Dagmar Bruß, de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf.

Editorial de Physical Review Letters

En este Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas, celebramos el centenario de la física cuántica. El aniversario marca los avances teóricos -incluidas las formulaciones de Heisenberg y Schrödinger de la mecánica cuántica- que se desarrollaron rápidamente a partir de 1925, basándose en contribuciones seminales anteriores que establecieron conceptos cuánticos esenciales [1-5].

Cien años abarcan unas tres generaciones humanas. Del mismo modo, considero que el último siglo de la física cuántica ha progresado a través de tres generaciones consecutivas pero entrelazadas. La primera generación cuántica fue una era de comprensión y misterios. Los trabajos pioneros de este periodo introdujeron una descripción mecánica cuántica formal de la realidad física. Al mismo tiempo, esta era vio cómo los investigadores intentaban hacer frente a los fenómenos contraintuitivos -incluidos el entrelazamiento y la no localidad relacionada- resultantes del formalismo cuántico.

La segunda generación cuántica fue la de la consolidación y las aplicaciones. Esta era trajo consigo la «primera revolución cuántica», una serie de avances tecnológicos que han hecho que los efectos cuánticos formen parte de nuestra vida cotidiana. Los láseres, las imágenes por resonancia magnética y los circuitos integrados son ejemplos de tecnologías cuánticas. La teoría cuántica también empezó a remodelar campos como la química, la ciencia de los materiales, la astrofísica y la cosmología. Este periodo vino acompañado de una aceptación gradual de los peculiares efectos que surgen en el régimen cuántico.

El rasgo característico de la tercera generación cuántica es el vínculo con la ciencia de la información. Tras aceptar la rareza cuántica, los científicos se dieron cuenta de que el mundo cuántico tiene un gran poder inherente para el procesamiento cuántico de la información. Aprovechando las leyes cuánticas de la naturaleza, idearon formas de realizar la computación, la comunicación, la simulación y la detección con una eficacia y seguridad inigualables. Los esfuerzos por aplicar estas tecnologías disruptivas constituyen el núcleo de la investigación contemporánea.

Esta colección reúne artículos que desempeñan un papel fundamental dentro de cada una de estas tres generaciones cuánticas. En la primera generación, el desarrollo de la teoría [6-17] fue de la mano de la discusión de dudas, paradojas y posibles interpretaciones de la mecánica cuántica [18-22].

Durante la segunda generación cuántica, las contribuciones pioneras incluyeron ideas sobre los efectos topológicos [23,24], así como la concepción de experimentos para probar propiedades mecánico-cuánticas debatidas, como la no localidad [25-27], la contextualidad [28] y la dualidad partícula-onda [29]. Estas ideas se probaron con éxito en experimentos cuando se dispuso de la tecnología adecuada [30-34].

La tercera generación cuántica se abrió con artículos que sentaron las bases de la ciencia de la información cuántica. El «teorema de no clonación» [35] mostró la posibilidad de lograr una seguridad inquebrantable en la comunicación cuántica [36]. Otros artículos emblemáticos señalaron la posibilidad de construir un ordenador cuántico universal [37] y de lograr una ventaja de la informática cuántica en las aplicaciones prácticas [38]. Paralelamente a la ciencia de la información cuántica, la investigación fundacional empezó a seguir direcciones nuevas y alternativas [39].

A medida que nos adentramos en un nuevo siglo de ciencia cuántica, nos preguntamos hasta qué punto serán perturbadoras las tecnologías de la información cuántica y en qué plazos se dejará sentir todo su impacto. Pero la futura investigación cuántica deberá abordar mucho más que el desarrollo tecnológico. Tras 100 años de mecánica cuántica, varias cuestiones fundamentales siguen parcial o totalmente sin resolverse. ¿Podemos comprender la frontera entre el mundo cuántico y el clásico? ¿Cómo pueden surgir de la mecánica cuántica las leyes de la termodinámica clásica? ¿Puede cuantizarse la gravedad y cómo pueden los experimentos buscar firmas de gravedad cuántica? Surgirán muchas más preguntas que hoy ni siquiera podemos imaginar.

Sin duda, la investigación sobre los aspectos fundamentales de la física cuántica será tan necesaria en el futuro como lo fue en su primer siglo. Y como la historia ha demostrado ampliamente, los llamados «saltos cuánticos» en tecnología son, en general, fruto de avances fundamentales.

Referencias (39)

  1. Max Planck, Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum, Ann. Phys. (Berlín) 309, 553 (1901) .
  2. Albert Einstein, Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt, Ann. Phys. (Berlín) 322, 132 (1905) .
  3. Niels Bohr, Sobre la constitución de los átomos y las moléculas, Philos. Mag. Ser. 5 26, 1 (1913) .
  4. Walther Gerlach y Otto Stern, Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld, Z. Phys. 9, 349 (1922).
  5. Arthur Compton, Teoría cuántica de la dispersión de los rayos X por los elementos ligeros, Phys. Rev. 21, 483 (1923) .
  6. Wolfgang Pauli, Über den Einfluß der Geschwindigkeitsabhängigkeit der Elektronenmasse auf den Zeemaneffekt, Z. Phys. 31, 373 (1925).
  7. Werner Heisenberg, Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen, Zeitschrift für Physik 33, 879 (1925 ); M. Born y P. Jordan, Zur Quantenmechanik, Z. Phys. 34, 858 (1925); M. Born, W. Heisenberg y P. Jordan, Zur Quantenmechanik. II., 35, 557 (1925).
  8. Louis de Broglie, Investigaciones sobre la teoría de los cuantos, Ann. Phys. (Berlín) 10, 22 (1925) .
  9. George E. Uhlenbeck y Samuel Goudsmit, Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons, Zuschriften Und Vorläufige Mitteilungen 13, 953 (1925).
  10. Erwin Schrödinger, Quantisierung als Eigenwertproblem, Ann. Phys. (Berlín) 384, 361 (1926) .
  11. Clinton Davisson y Lester H. Germer, Difracción de electrones por un cristal de níquel, Phys. Rev. 30, 705 (1927) .
  12. Max Born, Das Adiabatenprinzip in der Quantenmechanik, Z. Phys. 40, 167 (1927).
  13. Paul A. M. Dirac, La teoría cuántica del electrón, Proc. R. Soc. A 117, 610 (1928) .
  14. Howard P. Robertson, El principio de incertidumbre, Phys. Rev. 34, 163 (1929) .
  15. Felix Bloch, Über die Quantenmechanik der Elektronen in Kristallgittern, Z. Phys. 52, 555 (1929).
  16. Richard P. Feynman, Aproximación espacio-temporal a la mecánica cuántica no relativista, Rev. Mod. Phys. 20, 367 (1948) .
  17. Julian Schwinger, Sobre la invariancia gauge y la polarización del vacío, Phys. Rev. 82, 664 (1951) .
  18. Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen, ¿Puede considerarse completa la descripción cuántico-mecánica de la realidad física? Phys. Rev. 47, 777 (1935) .
  19. Niels Bohr, ¿Puede considerarse completa la descripción cuántico-mecánica de la realidad física? Phys. Rev. 48, 696 (1935) .
  20. Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik, Naturwissenschaften 23, 807 (1935).
  21. David Bohm, Una interpretación sugerida de la teoría cuántica en términos de variables «ocultas». I, Phys. Rev. 85, 166 (1952) .
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  23. Yakir Aharonov y David Bohm, Significado de los potenciales electromagnéticos en la teoría cuántica, Phys. Rev. 115, 485 (1959) .
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Imagen destacada: Max Planck y Albert Einstein (Universidad Hebrea de Jerusalén).