Hacia la informaci¨®n cu¨¢ntica

El Premio Nobel de F¨ªsica 2005 reconoce la importancia e implicaciones de trabajos sobre el car¨¢cter cu¨¢ntico de la luz. La elecci¨®n parece especialmente adecuada para ¨¦ste a?o que ha sido reconocido como el A?o Mundial de la F¨ªsica por cumplirse el centenario del a?o en que Einstein public¨® varios de sus trabajos esenciales. Uno de ellos introduc¨ªa la teor¨ªa especial de la relatividad en la que la luz juega un papel esencial, mientras otro describ¨ªa la luz como formada por paquetes individuales llamados fotones. Es ¨¦ste car¨¢cter de paquetes individuales, o cuantos, el que los galardonados Glauber, Hall y H?nsch han analizado y explotado realizando investigaciones clave en el campo de la ¨®ptica cu¨¢ntica.

Glauber recibe el Nobel por haber desarrollado una teor¨ªa microsc¨®pica de lo que se entiende por coherencia de la luz. Es ¨¦sta una propiedad de ciertos sistemas luminosos como el l¨¢ser que, esencialmente, consiste en una extraordinaria pureza de ¨¦sa luz, lo que permite su utilizaci¨®n en procesos que requieren una alt¨ªsima precisi¨®n. La coherencia permite obtener interferencias muy precisas entre haces de luz provenientes de diferentes focos. Esto significa un gran avance respecto de la utilizaci¨®n de focos de luz cl¨¢sicos, como una bombilla, que emite luz con diferentes longitudes de onda y fases aleatorias. La teor¨ªa de Glauber consiste en la utilizaci¨®n de un formalismo de electrodin¨¢mica cu¨¢ntica para describir el proceso de detecci¨®n de fotones, con todo lo que ello implica en cuanto a la indeterminaci¨®n intr¨ªnseca de un fen¨®meno puramente cu¨¢ntico.

La aportaci¨®n de Glauber tiene sobre todo un car¨¢cter de investigaci¨®n b¨¢sica, mientras que las de Hall y H?nsch, a¨²n siendo igualmente fundamentales, tienen mayores consecuencias pr¨¢cticas. Hall y H?nsch desarrollaron nuevas t¨¦cnicas usando l¨¢seres en medidas de muy alta precisi¨®n. Pueden as¨ª medirse magnitudes f¨ªsicas con fiabilidad de hasta 18 cifras significativas, lo cual tiene implicaciones en ciencia b¨¢sica y en aplicaciones pr¨¢cticas. Desde un punto de vista b¨¢sico, pueden realizarse medidas detalladas de efectos de la relatividad general, de asimetr¨ªas materia-antimateria, de posibles variaciones de constantes fundamentales, y muchas otras. En cuanto a lo que hoy ya son aplicaciones cotidianas, est¨¢ la alta precisi¨®n de sistemas de posicionamiento global (GPS), la mejora de los relojes at¨®micos o la navegaci¨®n espacial.

Adem¨¢s, la teor¨ªa de Glauber y las t¨¦cnicas experimentales de Hall y H?nsch est¨¢n en el origen de una futura panacea: la informaci¨®n cu¨¢ntica. De ella podemos esperar toda una revoluci¨®n en la tecnolog¨ªa de la informaci¨®n basada en las propiedades cu¨¢nticas de la luz.

Carlos Tejedor es profesor del Departamento de F¨ªsica Te¨®rica de la Materia Condensada (Universidad Aut¨®noma de Madrid).