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) .
22. Hugh Everett, Formulación del estado relativo de la mecánica cuántica, Rev. Mod. Phys. 29, 454 (1957) .
23. Yakir Aharonov y David Bohm, Significado de los potenciales electromagnéticos en la teoría cuántica, Phys. Rev. 115, 485 (1959) .
24. Michael V. Berry, Factores cuánticos de fase que acompañan a los cambios adiabáticos, Proc. R. Soc. A 392, 45 (1984) .
25. John S. Bell, Sobre la paradoja de Einstein Podolky Rosen, Física Fiz. 1, 195 (1964) .
26. Daniel M. Greenberger, Michael A. Horne, Abner Shimony y Anton Zeilinger, Teorema de Bell sin desigualdades, Am. J. Phys. 58, 1131 (1990) .
27. Lucien Hardy, No localidad para dos partículas sin desigualdades para casi todos los estados enredados, Phys. Rev. Lett. 71, 1665 (1993) .
28. Simon Kochen y Ernst Specker, El problema de las variables ocultas en mecánica cuántica, J. Math. Mech. 17, 59 (1967) .
29. John A. Wheeler, The «past» and the «delayed-choice» double-slit experiment, Mathematical Foundations of Quantum Theory, editado por A. R. Marlow (Academic Press, Nueva York, 1978), pp. 9-48, 10.1016/B978-0-12-473250-6.X5001-8.
30. Stuart J. Freedman y John F. Clauser, Prueba experimental de las teorías locales de variables ocultas, Phys. Rev. Lett. 28, 938 (1972) .
31. Alain Aspect, Jean Dalibard y Gérard Roger, Prueba experimental de las desigualdades de Bell mediante analizadores variables en el tiempo, Phys. Rev. Lett. 49, 1804 (1982) .
32. X.Y. Zou, L. J. Wang, y L. Mandel, Coherencia inducida e indistinguibilidad en la interferencia óptica, Phys. Rev. Lett. 67, 318 (1991) .
33. Vincent Jacques, E Wu, Frédéric Grosshans, François Treussart, Philippe Grangier, Alain Aspect y Jean-François Roch, Experimental realization of Wheeler’s delayed-choice gedanken experiment, Science 315, 966 (2007).
34. B. Hensen et al., Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres, Nature (London) 526, 682 (2015); Marissa Giustina et al., Significant-loophole-free test of Bell’s theorem with entangled photons, Phys. Rev. Lett. 115, 250401 (2015) ; Lynden K. Shalm y otros, Prueba fuerte y sin lagunas del realismo local, 115, 250402 (2015).
35. William K. Wootters y Wojciech H. Zurek, No se puede clonar un único cuanto, Nature (Londres) 299, 802 (1982).
36. Charles H. Bennett y Gilles Brassard, Criptografía cuántica: Public key distribution and coin tossing, Actas de la Conferencia Internacional sobre Informática, Sistemas y Tratamiento de Señales (1984), Vol. 1, pp. 175-179.
37. David Deutsch, La teoría cuántica, el principio de Church-Turing y el ordenador cuántico universal, Proc. R. Soc. A 400, 97 (1985) .
38. Peter W. Shor, Algoritmos para la computación cuántica: Discrete logarithms and factoring, Proceedings 35th Annual Symposium on Foundations of Computer Science, Santa Fe, NM (1994), pp. 124-134; L. K. Grover, Quantum mechanics helps in searching for a needle in a haystack, Phys. Rev. Lett. 79, 325 (1997) .
39. Sandru Popescu y Daniel Rohrlich, La no localidad cuántica como axioma, Encontrado. Phys. 24, 379 (1994) .

Imagen destacada: Max Planck y Albert Einstein (Universidad Hebrea de Jerusalén).

El DPG lanza el recurso en línea «Un muro histórico de la Física Cuántica» como parte del Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas.

La Deutsche Physikalische Gesellschaft (Sociedad Alemana de Física | DPG) ha puesto en marcha un sitio web que ofrece una visión de la historia de la física cuántica en sus múltiples capas. El sitio web quantum-history.org utiliza un enfoque visual del desarrollo de la física cuántica y de la mecánica cuántica en particular, cuyo desarrollo histórico, como el de las propias teorías y experimentos, es complejo. El sitio web ofrece versiones en inglés y alemán.

Ahora los interesados pueden explorar la física cuántica en línea: desde términos y conceptos, teorías e interpretaciones, hasta instrumentos, experimentos y mediciones. Los elementos visuales se combinan con textos breves o «bocadillos de historia» que explican los antecedentes físicos y el contexto histórico de la forma más concisa y fácilmente comprensible posible.

«En lugar de las personas, sus recuerdos y puntos de vista, aquí el centro de atención es la propia física», explica el director del proyecto, Arne Schirrmacher. «La historia se presenta visualmente: mediante curvas, fórmulas, dibujos, notas y diagramas que representan los avances clave, pero también mediante fotos y citas que explican el contexto y los conflictos en el desarrollo de la física cuántica.»

Los historiadores de la física y los físicos interesados en la historia de la física han estudiado intensamente la historia de la teoría cuántica durante las dos últimas décadas. El Proyecto de Historia Cuántica realizó una importante contribución entre 2006 y 2012, reuniendo a un grupo internacional de investigadores del Instituto Max Planck de Historia de la Ciencia y del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck. Esto condujo al establecimiento de una red más amplia de historiadores cuánticos que sigue activa hoy en día y que ha contribuido al Muro de la Historia.

«Las futuras aplicaciones de las innovaciones basadas en la física cuántica son diversas, y su alcance total aún no es previsible», afirma Klaus Richter, Presidente de la Sociedad Alemana de Física. «Por eso, en Alemania, el Año Internacional de la Cuántica se celebra también bajo el lema «100 años es sólo el principio»».

El «Muro de la Historia Cuántica» se realizó con el apoyo de la Fundación Wilhelm y Else Heraeus y es una contribución del DPG al Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas. También queremos dar las gracias a las editoriales e instituciones participantes, como la Sociedad Americana de Física, la Sociedad Heisenberg, el Deutsches Museum, Wiley-VCH, Hirzel, Springer Nature y otras, por haber cedido generosamente los derechos de uso gratuito de numerosos materiales de archivo y fotografías.

Actualmente, el Muro de la Historia también forma parte de la exposición especial «Was zum Quant?!», que está bajo el paraguas del DPG y se exhibe en el Forum Wissen, el Museo del Conocimiento de la Universidad de Gotinga, hasta octubre de 2025.

Concepto y contenido editados por Arne Schirrmacher

Comentarios: quantum-history@dpg-mail.de

LONDRES – 28 de abril de 2025 – El Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas (IYQ) 2025 de la UNESCO anuncia hoy el lanzamiento de Quantum 100: A global snapshot of careers & community, una importante iniciativa mundial para celebrar la diversidad de personas que hay detrás de la ciencia y la tecnología cuánticas.

Desde investigadores a responsables políticos, desde educadores a empresarios, y desde estudiantes a comunicadores, The Quantum 100 reconocerá y defenderá a 100 profesionales cuánticos de todo el mundo.

Para que se tenga en cuenta su inclusión, el IYQ solicita propuestas que demuestren contribuciones importantes a la ciencia y la tecnología cuánticas o a la comunidad cuántica en los campos de:

• Academia
• Artes
• Comunicación
• Educación
• Gobierno
• Industria
• Filantropía

Las inscripciones están abiertas desde hoy hasta el 28 de mayo.

Cada persona incluida en el Quantum 100 tendrá su nombre y foto en una galería en línea en el sitio web del IYQ con detalles sobre sus logros. Las presentaciones serán revisadas por los miembros del Comité Directivo del AIC, un consorcio internacional de científicos y responsables políticos, y los anuncios de los 100 Cuánticos comenzarán el 29 de julio, coincidiendo con el centenario de la publicación del artículo «mágico» de Werner Heisenberg que condujo al desarrollo del nuevo modelo de mecánica cuántica.

«El Quantum 100 responde al verdadero espíritu del AIC» , declaró Sir Peter Knight,

Catedrático del Imperial College de Londres, Presidente del Instituto de Metrología Cuántica del Laboratorio Nacional de Física y copresidente del Comité Directivo del IYQ. «Las ciencias cuánticas y la comunidad cuántica en general avanzan gracias a una cohorte de personas diversas y de mentalidad global. Con esta iniciativa, celebraremos las funciones y contribuciones de estas personas y, al hacerlo, inspiraremos a la próxima generación de talentos cuánticos. Uno de los objetivos del AIC es que cualquier persona, en cualquier lugar, pueda participar, y el Quantum 100 es un oportuno recordatorio de cuántos tipos diferentes de personas ya están participando y prosperando en la industria cuántica en todo el mundo.»

Silvina Ponce Dawson, Presidenta de la IUPAP (Unión Internacional de Física Pura y Aplicada) añadió:

«Teniendo en cuenta que la diversidad es clave para el esfuerzo científico, Quantum 100 representa una iniciativa importante y oportuna para poner de relieve cómo la ciencia y la tecnología cuánticas pueden abordarse desde diferentes perspectivas. Espero sinceramente que Quantum 100 inspire otras actividades y contribuya a aumentar la diversidad dentro de un campo que ya está ejerciendo un enorme impacto en la sociedad humana de todo el mundo.»

Para más información, visita https://quantum2025.org/quantum-100/

Acerca del Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas:

La ONU declaró 2025 Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas (IYQ, por sus siglas en inglés) para conmemorar el centenario del estudio de la mecánica cuántica y ayudar a sensibilizar al público sobre la importancia y el impacto de la ciencia cuántica y sus aplicaciones en todos los aspectos de la vida. También pretende inspirar a la próxima generación de científicos cuánticos y mejorar la futura mano de obra cuántica centrándose en la educación y la divulgación. Cualquiera, en cualquier lugar, puede participar en el AIC ayudando a otros a aprender más sobre cuántica o simplemente dedicando tiempo a aprender más sobre ella ellos mismos.

Un Editorial de Physical Review X Quantum Anunciando el Lanzamiento de la Colección IYQ

En el verano de 1925, en la isla de Helgoland, azotada por el viento, el joven Werner Heisenberg esbozó unas ecuaciones matriciales que cambiarían para siempre nuestra comprensión de la naturaleza. El trabajo simultáneo de Erwin Schrödinger, que postuló una teoría complementaria de ecuaciones ondulatorias y demostró su equivalencia con el formalismo matricial de Heisenberg, ayudó a la comunidad científica a adoptar gradualmente los conceptos contraintuitivos a los que se enfrentaba en aquel momento. Juntos, estos principios revolucionarios se convirtieron en la piedra angular de la mecánica cuántica, una teoría que, a lo largo del siglo siguiente, se enfrentaría a un escrutinio implacable [1] y que, en última instancia, serviría de base para las tecnologías capaces de manipular átomos y fotones individuales [2,3]. Hoy, mientras el mundo asiste al desarrollo de los ordenadores cuánticos y lidia con sus implicaciones [4], la UNESCO ha declarado 2025 Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas.

Para celebrar este hito, la APS y las revistas Physical Review reflexionan sobre su viaje compartido con la ciencia cuántica: un viaje de descubrimientos asombrosos e ideas transformadoras [5]. Pero, ¿qué papel desempeña una revista joven como PRX Quantum en esta trascendental celebración?

Cualquier historiador diría que comprender el pasado es esencial para forjar el futuro. En PRX Quantum, buscamos constantemente avances que redefinan los límites y abran nuevas fronteras. Para rendir homenaje a los 100 años de mecánica cuántica, presentamos una colección especial. Comienza con una perspectiva histórica [6] que explora la intrincada danza entre la ciencia fundamental y su vástago tecnológico. Partiendo de esta perspectiva, examinamos nuestras publicaciones recientes y seleccionamos un puñado de artículos que ofrecen una visión del futuro del campo.

El camino hacia la realización de experimentos mentales centenarios -que Schrödinger comparó en su día con esfuerzos tan tontos como intentar criar Ictiosaurios en el zoo- requirió innumerables e ingeniosos avances técnicos y conceptuales. Este fascinante viaje se recoge en el cautivador artículo del Prof. Haroche [6], que destaca el papel central que han desempeñado los láseres en la ciencia cuántica.

Como señala el Prof. Haroche, estamos asistiendo a un renacimiento de la investigación sobre los átomos de Rydberg. La computación cuántica con átomos neutros, destacada en nuestras últimas publicaciones, está a punto de influir significativamente en este campo en los próximos años. Sorprendentemente, el vástago del láser, las pinzas ópticas [7,8], se ha convertido en una herramienta omnipresente que impulsa muchos avances en este campo. Destacamos las técnicas para ensamblar matrices de átomos [9], una arquitectura para construir eficazmente un ordenador cuántico a gran escala tolerante a fallos [10], y estrategias para alcanzar rendimientos récord [11]. En conjunto, estos resultados muestran un camino convincente hacia el futuro.

Los qubits superconductores [12], piedra angular de muchas arquitecturas de computación cuántica, surgieron como un sistema alternativo que se inspiró en gran medida en los éxitos de la QED de cavidades con sistemas atómicos. Ofrecen una velocidad y practicidad superiores gracias a su integración en la electrónica de microondas estándar. Aunque los transmones siguen siendo el paradigma dominante de los qubits superconductores, existe un interés creciente por un primo relacionado, el qubit de fluxonio. Con su excepcional coherencia y alta anarmonicidad, que ofrecen una mayor flexibilidad en el diseño de circuitos, el fluxonio es muy prometedor. Prevemos avances apasionantes en este campo [13,14].

El panorama cuántico es vasto y ofrece un patio de recreo de plataformas y sistemas físicos para explorar cuestiones fundamentales o perseguir aplicaciones específicas. Aunque es imposible abarcar todas esas vías, el artículo del Prof. Haroche nos ha inspirado para destacar los últimos avances en fotónica integrada [15], dado el papel fundamental de la óptica en la investigación cuántica. Al fin y al cabo, los fotones permitieron la violación de las desigualdades de Bell, mostrando una de las características más distintivas de la mecánica cuántica [16–18]. Asimismo, el enfriamiento y el atrapamiento ópticos han dado lugar a algunas de las demostraciones más sorprendentes de los principios estadísticos cuánticos, sobre todo la aparición de los condensados de Bose-Einstein [19,20]. No hemos podido resistirnos a ofrecer un vistazo a los últimos avances en química cuántica controlada con moléculas polares ultrafrías [21].

En décadas anteriores, la atención se centraba en controlar sistemas cuánticos individuales. Los retos actuales consisten en gestionar las interacciones, aumentar el tamaño de los sistemas y verificar el estado de grandes sistemas u operaciones cuánticas. Otra tendencia observada en nuestra revista es el desarrollo de herramientas teóricas para la tomografía eficiente [22], y las exploraciones sobre la mejor manera de aunar el procesamiento cuántico y el aprendizaje automático dentro de las teorías formalizadas de la informática [23].

Siguen pendientes varias cuestiones fundamentales sobre los ingredientes clave, y la mezcla correcta, necesarios para hacer que un procesador sea verdaderamente cuántico -o, a la inversa, que pueda simularse eficientemente de forma clásica [24]. Nuestra revista reflexiona sobre la continua avalancha de algoritmos innovadores, elecciones arquitectónicas inteligentes y técnicas híbridas que avanzan constantemente hacia el objetivo general de la informática cuántica tolerante a fallos. Los circuitos cuánticos adaptativos son un ejemplo de ello. Aprovechando las mediciones en mitad del circuito y la retroalimentación, un enfoque prometedor muestra cómo preparar eficientemente estados entrelazados de muchos cuerpos incluso en hardware de baja profundidad a corto plazo [25].

La corrección de errores desempeña un papel fundamental en el fortalecimiento de la confianza de la comunidad cuántica hacia la viabilidad de construir una máquina cuántica a gran escala [26,27]. Su historia es tan fascinante como decisiva para impulsar la inversión mundial en ciencia y tecnología cuánticas. La investigación en esta área de rápido desarrollo abarca un vasto espectro, desde el diseño de códigos altamente matemáticos y abstractos hasta soluciones integradas en hardware e impulsadas por la ingeniería. Como pequeña muestra de los avances recientes, destacamos tres contribuciones sobresalientes: una ingeniosa implementación del código Steane distintivo en trampas de iones [28]; un protocolo que simplifica la implementación de códigos de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC) [29]-una alternativa eficiente en recursos a los códigos de superficie-; y un estudio fundamental que se inspira en la corrección topológica de errores para profundizar en nuestra comprensión de las fases de la materia [30].

Como ya propuso Shannon hace tiempo, los conceptos clave de la teoría de la información están profundamente relacionados con nociones de la termodinámica, como la entropía. La conexión entre estos campos -y el papel del conocimiento en la termodinámica- tiene una rica historia [31], siendo un ejemplo notable la resolución de la paradoja del demonio de Maxwell [32]. Al mismo tiempo, la mecánica cuántica es fundamentalmente una ciencia de la información. No podíamos concluir esta colección sin destacar las fascinantes ideas que surgen en la intersección de estas disciplinas. Los recientes avances en termodinámica cuántica refuerzan aún más esta conexión, vinculando conceptos de la complejidad computacional al estudio del coste de las operaciones térmicas [33]. Estos costes tienen profundas implicaciones para las tecnologías cuánticas [34] y también están ligados a límites de precisión fundamentales, como demuestra una novedosa metodología que examina las compensaciones en sistemas cuánticos abiertos markovianos en desequilibrio [35].

Muchos descubrimientos surgen de conexiones inesperadas. Esperamos que esta colección curada despierte la inspiración y la perspicacia, ya sea a través de los métodos experimentales y teóricos que muestra o de las ideas conceptuales que avanza. Esta colección no es más que una instantánea, que recoge algunas de las investigaciones más convincentes publicadas en nuestras páginas en los últimos meses. El alcance de PRX Quantum y de la investigación cuántica se extiende mucho más allá de lo que podríamos incluir aquí. El bosque de la ciencia cuántica está formado por muchos árboles y hay muchos frutos por recoger en sus variadas ramas, como los sensores cuánticos, la metrología y las comunicaciones, que dejamos para futuros focos. Esperamos con impaciencia los avances que haréis en éstas y otras áreas, dando forma a la próxima década de ciencia y tecnología cuánticas.

Referencias (35)

1. Entre las múltiples pruebas, se ha verificado experimentalmente la propia linealidad de las ecuaciones de Shrödinger, como se muestra aquí: J. J. Bollinger, D. J. Heinzen, Wayne M. Itano, S. L. Gilbert y D. J. Wineland, Test of the linearity of quantum mechanics by rf spectroscopy of the 9Be+ ground state, Phys. Rev. Lett. 63, 1031 (1989) .
2. Serge Haroche, Conferencia Nobel: Controlar fotones en una caja y explorar la frontera entre lo cuántico y lo clásico, Rev. Mod. Phys. 85, 1083 (2013) .
3. David J. Wineland, Conferencia Nobel: Superposición, entrelazamiento y elevar el gato de Schrödinger, Rev. Mod. Phys. 85, 1103 (2013) .
4. Ivan H. Deutsch, Aprovechar el poder de la segunda revolución cuántica, PRX Quantum 1, 020101 (2020).
5. Consulta una colección de Hitos Cuánticos publicados por la revista Physics Magazine a lo largo de 2025, y una próxima colección sobre fundamentos cuánticos organizada por las revistas Physical Review.
6. S. Haroche, Láser, vástago y poderoso habilitador de la ciencia cuántica, PRX Quantum 6, 010102 (2025).
7. A. Ashkin, Aceleración y atrapamiento de partículas por presión de radiación, Phys. Rev. Lett. 24, 156 (1970) .
8. A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm y Steven Chu, Observación de una trampa óptica de fuerza de gradiente de haz único para partículas dieléctricas, Opt. Lett. 11, 288 (1986) .
9. M. A. Norcia, H. Kim, W. B. Cairncross, M. Stone, A. Ryou, M. Jaffe, M. O. Brown, K. Barnes, P. Battaglino, T. C. Bohdanowicz et al., Ensamblaje iterativo de matrices de átomos de 171Yb con celosías ópticas mejoradas por cavidad, PRX Quantum 5, 030316 (2024).
10. Yiyi Li y Jeff D. Thompson, Interconexiones modulares de alta velocidad y alta fidelidad entre procesadores cuánticos de átomos neutros, PRX Quantum 5, 020363 (2024).
11. R. B.-S. Tsai, X. Sun, A. L. Shaw, R. Finkelstein y M. Endres, Benchmarking and fidelity response theory of high-fidelity Rydberg entangling gates, PRX Quantum 6, 010331 (2025).
12. Jens Koch, Terri M. Yu, Jay Gambetta, A. A. Houck, D. I. Schuster, J. Majer, Alexandre Blais, M. H. Devoret, S. M. Girvin y R. J. Schoelkopf, Charge-insensitive qubit design derived from the Cooper pair box, Phys. Rev. A 76, 042319 (2007) .
13. Helin Zhang, Chunyang Ding, D. K. Weiss, Ziwen Huang, Yuwei Ma, Charles Guinn, Sara Sussman, Sai Pavan Chitta, Danyang Chen, Andrew A. Houck, Jens Koch y David I. Schuster, Acoplador inductivo sintonizable para compuertas de alta fidelidad entre qubits de fluxonio, PRX Quantum 5, 020326 (2024).
14. Wei-Ju Lin, Hyunheung Cho, Yinqi Chen, Maxim G. Vavilov, Chen Wang y Vladimir E. Manucharyan, Puerta CNOT estable durante 24 días en qubits de fluxonio con más del 99,9% de fidelidad, PRX Quantum 6, 010349 (2025).
15. Y. Pang, J. E. Castro, T. J. Steiner, L. Duan, N. Tagliavacche, M. Borghi, L. Thiel, N. Lewis, J. E. Bowers, M. Liscidini y G. Moody, Versatile chip-scale platform for high-rate entanglement generation using an AlGaAs microresonator array, PRX Quantum 6, 010338 (2025).
16. N. David Mermin, ¿Está la Luna ahí cuando nadie mira? La realidad y la teoría cuántica, Phys. Today 78, 28 (2025) .
17. Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani y Stephanie Wehner, No localidad de Bell, Rev. Mod. Phys. 86, 419 (2014) .
18. Antecedentes científicos del Premio Nobel de Física 2022, “POR EXPERIMENTOS CON FOTONES ENTANGLADOS, ESTABLECIENDO LA VIOLACIÓN DE LAS DESIGUALDADES DE BELL Y PIONERANDO LA CIENCIA DE LA INFORMACIÓN CUÁNTICA” Información avanzada. NobelPrize.org. Divulgación del Premio Nobel (2025). https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2022/advanced-information/.
19. E. A. Cornell y C. E. Wieman, Conferencia Nobel: La condensación de Bose-Einstein en un gas diluido, los primeros 70 años y algunos experimentos recientes, Rev. Mod. Phys. 74, 875 (2002) .
20. Wolfgang Ketterle, Conferencia Nobel: Cuando los átomos se comportan como ondas: La condensación de Bose-Einstein y el láser atómico, Rev. Mod. Phys. 74, 1131 (2002) .
21. S. Finelli, A. Ciamei, B. Restivo, M. Schemmer, A. Cosco, M. Inguscio, A. Trenkwalder, K. Zaremba-Kopczyk, M. Gronowski, M. Tomza y M. Zaccanti, LiCr ultrafrío: A new pathway to quantum gases of paramagnetic polar molecules, PRX Quantum 5, 020358 (2024).
22. R. King, D. Gosset, R. Kothari y R. Babbush, Tomografía de sombras triplemente eficaz, PRX Quantum 6, 010336 (2025).
23. Haimeng Zhao, Laura Lewis, Ishaan Kannan, Yihui Quek, Hsin-Yuan Huang y Matthias C. Caro, Learning quantum states and unitaries of bounded gate complexity, PRX Quantum 5, 040306 (2024).
24. Yifan Zhang, y Yuxuan Zhang, Simulabilidad clásica de circuitos cuánticos con poca profundidad mágica, PRX Quantum 6, 010337 (2025).
25. Kevin C. Smith, Abid Khan, Bryan K. Clark, S. M. Girvin y Tzu-Chieh Wei, Constant-depth preparation of matrix product states with adaptive quantum circuits, PRX Quantum 5, 030344 (2024).
26. Peter W. Shor, Esquema para reducir la decoherencia en la memoria de los ordenadores cuánticos, Phys. Rev. A 52, R2493 (1995) .
27. Andrew Steane, Interferencia de partículas múltiples y corrección cuántica de errores, Proc. R. Soc. Lond. A 452, 2551 (1996) .
28. Lukas Postler, Friederike Butt, Ivan Pogorelov, Christian D. Marciniak, Sascha Heußen, Rainer Blatt, Philipp Schindler, Manuel Rispler, Markus Müller y Thomas Monz, Demonstration of fault-tolerant steane quantum error correction, PRX Quantum 5, 030326 (2024).
29. Noah Berthusen, Dhruv Devulapalli, Eddie Schoute, Andrew M. Childs, Michael J. Gullans, Alexey V. Gorshkov y Daniel Gottesman, Toward a 2D local implementation of quantum low-density parity-check codes, PRX Quantum 6, 010306 (2025).
30. Yaodong Li, Nicholas O’Dea y Vedika Khemani, Perturbative stability and error-correction thresholds of quantum codes, PRX Quantum 6, 010327 (2025).
31. A. Bérut, A. Arakelyan, A. Petrosyan, Sergio Ciliberto, Raoul Dillenschneider y Eric Lutz, Experimental verification of Landauer’s principle linking information and thermodynamics, Nature 483, 187 (2012).
32. Koji Maruyama, Franco Nori y Vlatko Vedral, Coloquio: La física del demonio de Maxwell y la información, Rev. Mod. .
33. A. Munson, N. B. T. Kothakonda, J. Haferkamp, N. Yunger Halpern, J. Eisert y P. Faist, Complexity-constrained quantum thermodynamics, PRX Quantum 6, 010346 (2025).
34. Alexia Auffèves, Las tecnologías cuánticas necesitan una iniciativa de energía cuántica, PRX Quantum 3, 020101 (2022).
35. Tan Van Vu, Límites fundamentales de precisión y respuesta para observables cuánticos de trayectoria, PRX Quantum 6, 010343 (2025).

Este artículo se publicó en el sitio web de APS Physical Review Journals.