El Premio Nobel de Física se concede a trabajos en mecánica cuántica

John Clarke, Michel Devoret y John Martinis recibieron el premio.

John Clarke, Michel Devoret y John Martinis fueron galardonados el martes en Suecia con el Premio Nobel de Física por demostrar que dos propiedades de la mecánica cuántica, las leyes físicas que rigen el reino subatómico, podían observarse en un sistema lo suficientemente grande como para verlo a simple vista. Compartirán un premio de 11 millones de coronas suecas, unos 1,17 millones de dólares.

"Hoy en día no existe ninguna tecnología avanzada que no dependa de la mecánica cuántica", dijo Olle Eriksson, presidente del Comité Nobel de Física, durante el anuncio del premio. Los descubrimientos de los galardonados, añadió, allanaron el camino para tecnologías como el celular, las cámaras y los cables de fibra óptica.

También ayudaron a sentar las bases de los actuales intentos de construir una computadora cuántica, un dispositivo que podría computar y procesar información a velocidades imposibles para una computadora clásica.

¿Por qué se les otorgó el premio?

Los tres científicos fueron reconocidos por una serie de experimentos realizados en 1984 y 1985. Demostraron la existencia de dos fenómenos cuánticos en un sistema visible para el ojo humano.

Los principios de la mecánica cuántica describen las extrañas propiedades y comportamientos de partículas elementales individuales o pequeñas colecciones de ellas. En uno de estos comportamientos, una partícula es capaz de atravesar una barrera aunque no tenga energía suficiente para hacerlo. Esto se denomina tunelización cuántica y solo se había confirmado a muy pequeña escala.

Otra propiedad de las partículas subatómicas es que pueden emitir y absorber energía solo en cantidades fijas y discretas. Esto se conoce como cuantización de la energía.

Sin embargo, con un gran número de partículas, estos diminutos efectos cuánticos suelen ser insignificantes. (Por eso los humanos, hechos de billones de átomos, no pueden hacer túneles a través de las paredes).

Los galardonados con el premio de física de este año demostraron, por primera vez, que el efecto túnel cuántico es observable en un sistema que denominaron macroscópico porque era "lo suficientemente grande como para ponerle los dedos encima", según el artículo en el que describen el descubrimiento. También demostraron que la energía de este sistema estaba cuantizada, o existía en niveles fijos.

Hicieron estos descubrimientos estudiando un chip con un circuito superconductor, es decir, capaz de conducir corriente sin resistencia eléctrica. Como resultado, la corriente estaba "atrapada" en un estado de flujo sin tensión, porque no tenía energía suficiente para escapar, según un resumen publicado por el comité del Nobel, como si estuviera detrás de una barrera que no puede atravesar.

Los investigadores observaron que la corriente pasaba de un estado de tensión cero a otro de tensión distinta de cero, una observación de tunelización cuántica. También observaron que el sistema solo absorbía luz de determinadas frecuencias, lo que sugiere que su energía estaba cuantizada.

¿Quiénes son los galardonados?

Los tres son profesores de universidades estadounidenses. John Clarke, que estudió en la Universidad de Cambridge, es profesor de Física en la Universidad de California, Berkeley, desde 1969. Ahora es profesor emérito de la escuela de postgrado de la universidad.

Michel Devoret, quien nació en París y se doctoró allí, es profesor emérito de Física Aplicada en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Yale.

John Martinis es doctor por la Universidad de California, Berkeley. Tras impartir clases en dicha universidad, trabajó recientemente en el equipo de IA cuántica de Google. También es profesor emérito de Física en la Universidad de California en Santa Bárbara.

En el momento de los experimentos, Clarke era el supervisor de Martinis, entonces investigador postdoctoral, y de Devoret, entonces estudiante de posgrado.

El trabajo de Devoret y Martinis no ha permanecido enteramente en la academia.

En 2014, Google contrató a Martinis y a muchos de los investigadores que trabajaron con él en la Universidad de California en Santa Bárbara. En Google, él y su equipo construyeron una máquina que alcanzó lo que se denominó "supremacía cuántica", lo que se consideró un hito clave en el esfuerzo de décadas por construir una computadora cuántica viable.

Martinis dejó Google en 2020 y en 2022 se convirtió en cofundador de Qolab, una empresa emergente de informática cuántica.

Devoret es ahora el científico jefe de la división de informática cuántica de Google, mientras el gigante tecnológico compite con otros laboratorios de la industria y el mundo académico para cumplir la promesa de esta extraña y potente tecnología. Una verdadera computadora cuántica podría acelerar el progreso del descubrimiento de fármacos u otras investigaciones científicas. También podría romper la encriptación que protege las computadoras vitales para la seguridad nacional.

¿Qué dijeron los galardonados sobre la obtención del premio?

El comité del Nobel pudo ponerse en contacto telefónico con Clarke durante el anuncio del premio. "Ha sido la sorpresa de mi vida", dijo sobre el reconocimiento. "Estoy completamente estupefacto".

Añadió que nunca se le había ocurrido que sus descubrimientos "pudieran ser la base de un Premio Nobel".

¿Quién recibió el Premio Nobel de Física en 2024?

John Hopfield y Geoffrey Hinton compartieron el premio por sus trabajos sobre descubrimientos que ayudaron a las computadoras a aprender más del modo en que lo hace el cerebro humano, proporcionando los cimientos para el desarrollo de la inteligencia artificial.

¿Quién más ha recibido un Premio Nobel este año?

Mary Brunkow, Fred Ramsdell y Shimon Sakaguchi fueron galadronados el lunes con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por sus descubrimientos de la tolerancia inmunitaria periférica, el sistema que explica cómo el sistema inmunitario impide que las células rebeldes ataquen tejidos y órganos.

¿Cuándo se anunciarán los demás Premios Nobel?

El Premio de Fisiología o Medicina es el primero de los seis Premios Nobel que se concederán este año. Cada premio reconoce las aportaciones revolucionarias de una persona u organización en un campo concreto.

El Premio Nobel de Química será concedido el miércoles por la Real Academia Sueca de las Ciencias en Estocolmo. El año pasado, el premio recayó en Demis Hassabis, John Jumper y David Baker por unos trabajos que demostraron el potencial de la inteligencia artificial y otras tecnologías para predecir la forma de las proteínas e inventar otras nuevas. El Premio Nobel de Literatura será concedido el jueves por la Academia Sueca en Estocolmo. El año pasado, Han Kang, conocida sobre todo por su novela La vegetariana, se convirtió en la primera escritora de Corea del Sur en recibir el galardón. El Premio Nobel de la Paz será concedido el viernes por el Instituto Nobel Noruego en Oslo. El año pasado, la organización japonesa Nihon Hidankyo, un movimiento de base de supervivientes de la bomba atómica, recibió el premio "por sus esfuerzos para lograr un mundo libre de armas nucleares". El lunes de la próxima semana, la Real Academia Sueca de las Ciencias, en Estocolmo, concederá el Premio Nobel de Ciencias Económicas. El año pasado, Daron Acemoglu, Simon Johnson y James Robinson fueron galardonados por sus investigaciones sobre el modo en que las instituciones determinan qué países se vuelven ricos y prósperos, y cómo llegaron a existir esas estructuras. La organización del Premio Nobel retransmite en directo todos los anuncios de los premios. Katrina Miller es periodista científica del Times, con sede en Chicago. Se doctoró en física por la Universidad de Chicago. Ali Watkins cubre noticias internacionales y está afincada en Belfast.