Mart¨ª Perarnau Llobet, f¨ªsico: ¡°Entendemos bien el mundo cu¨¢ntico y las leyes para describirlo funcionan de maravilla¡±

Mart¨ª Perarnau Llobet, nacido en Sabadell hace 36 a?os, investiga ese mundo extravagante y oculto que esconde las respuestas a qu¨¦ es la realidad, m¨¢s all¨¢ de lo que percibimos y a lo que aplicamos las leyes cl¨¢sicas, que dan para salir del paso y manejar el mundo. Premio Investigador Joven en F¨ªsica Te¨®rica, que otorga la fundaci¨®n BBVA y la RSEF (Real Sociedad Espa?ola de F¨ªsica), trabaja con el programa Ram¨®n y Cajal en la Universidad Aut¨®noma de Barcelona desentra?ando el comportamiento de los sistemas cu¨¢nticos abiertos, aquellos que no est¨¢n aislados de su entorno. Este campo facilitar¨¢ la computaci¨®n con un menor consumo de recursos energ¨¦ticos y la fabricaci¨®n de sensores de una precisi¨®n extrema, una gran esperanza de la medicina personalizada, entre otros campos.

Pregunta. Multinacionales como Microsoft, Google o IBM han anunciado avances significativos en computaci¨®n cu¨¢ntica. ?Est¨¢ justificada la ebullici¨®n de esta tecnolog¨ªa?

Respuesta. Hay grandes expectativas en torno a la computaci¨®n cu¨¢ntica debido a su inmenso potencial. Un ordenador cu¨¢ntico puede ser m¨¢s potente para realizar ciertos c¨¢lculos que todos los ordenadores del planeta trabajando al mismo tiempo. Pero a¨²n son muy imperfectos y esto hace que, aunque parezca que tienes una m¨¢quina muy potente, la realidad es que no lo es tanto. Pero el camino para conseguir uno ya es interesante en s¨ª mismo, porque nos permite mejorar el control de los sistemas cu¨¢nticos y, a la vez, aportar ideas nuevas para mejorar los ordenadores convencionales. Lo que es innegable es que est¨¢ dando lugar a un gran progreso cient¨ªfico y tecnol¨®gico.

P. ?Qu¨¦ es un sistema cu¨¢ntico abierto?

R. Es un sistema que est¨¢ en contacto con un entorno, que no est¨¢ aislado. Es una condici¨®n de casi todos los sistemas. Si tienes un ¨¢tomo en el vac¨ªo, podr¨ªa decirse que no hay entorno, pero s¨ª; cuando le pones energ¨ªa, interacciona con el vac¨ªo y la energ¨ªa se pierde en forma de fot¨®n. El entorno est¨¢ ah¨ª y los sistemas cu¨¢nticos son susceptibles a su presencia. Esto es muy importante porque nos permite entender, por ejemplo, la decoherencia, por qu¨¦ pasamos de un mundo cu¨¢ntico donde hay superposiciones a nuestra realidad, donde las cosas no existen en dos sitios a la vez. Los sistemas abiertos son muy importantes para nuestra comprensi¨®n de la transici¨®n de mundo cu¨¢ntico al cl¨¢sico. Y tambi¨¦n en la pr¨¢ctica porque, si queremos mejorar los ordenadores cu¨¢nticos, tenemos que comprender muy bien la interacci¨®n con el entorno.

P. ?Su investigaci¨®n es ese puente entre el mundo cu¨¢ntico y el cl¨¢sico, entre el laboratorio y el entorno cotidiano?

R. Entendemos bien el mundo cu¨¢ntico y tenemos unas leyes para describirlo que funcionan de maravilla, pero es verdad que es muy poco intuitivo y, conceptualmente, realmente chocante y rupturista. Lo que hacemos es relevante para exprimir fen¨®menos cu¨¢nticos que se producen en condiciones muy ideales, entenderlos en situaciones m¨¢s realistas y describir esa transici¨®n.

P. ?Se pueden controlar los fen¨®menos cu¨¢nticos en entornos abiertos?

R. Lo que podemos hacer es comprenderlos y buscar formas eficientes de describir el entorno para usarlo a nuestro favor. Hay algunos estados cu¨¢nticos con una fuerte interacci¨®n con el entorno y pierden energ¨ªa muy r¨¢pido, pero hay otros que, pr¨¢cticamente, no lo hacen, que est¨¢n como protegidos, y esto, por ejemplo, puede ser muy relevante para la computaci¨®n cu¨¢ntica. Comprender la f¨ªsica de los sistemas abiertos nos ayuda a encontrar maneras de usarla a nuestro favor.

P. En la pr¨¢ctica, ?qu¨¦ podemos conseguir entendiendo un sistema cu¨¢ntico abierto?

R. Un ejemplo importante se encuentra en la metrolog¨ªa cu¨¢ntica, que busca usar fen¨®menos cu¨¢nticos para mejorar la precisi¨®n de las medidas. En este campo, se desarrollan sensores cu¨¢nticos que, aun estando abiertos al entorno, pueden ser muy ¨²tiles para medir variaciones muy peque?as de magnitudes f¨ªsicas, como podr¨ªa ser un campo magn¨¦tico o la temperatura. Hoy en d¨ªa, los magnet¨®metros at¨®micos ya se pueden usar para medir, de forma muy poco invasiva, campos magn¨¦ticos que se dan en el cerebro. Otra posible aplicaci¨®n ser¨ªa en c¨¦lulas, para medir la temperatura y las variaciones de esta en su interior.

P. ?Cu¨¢l es el principal desaf¨ªo?

R. Aparte de la metrolog¨ªa cu¨¢ntica, tambi¨¦n trabajo en la termodin¨¢mica cu¨¢ntica, que busca entender el origen de la irreversibilidad, de la disipaci¨®n, por qu¨¦ se degrada la energ¨ªa en forma de calor. Un desaf¨ªo en este campo, que hasta ahora ha sido muy te¨®rico, ser¨ªa encontrar aplicaciones, usar estas ideas te¨®ricas sobre nuestra comprensi¨®n de la termodin¨¢mica a esta escala cu¨¢ntica para, por ejemplo, desarrollar nuevas formas de computar con un consumo energ¨¦tico mucho menor.

P. ?C¨®mo investiga? ?C¨®mo es un laboratorio cu¨¢ntico?

R. Un laboratorio cu¨¢ntico puede ser algo realmente impresionante, sin embargo, como f¨ªsico te¨®rico mi oficina es mucho m¨¢s terrenal. La mayor¨ªa de mi trabajo se puede hacer con papel y boli, tambi¨¦n a trav¨¦s de simulaciones por ordenador. Tambi¨¦n usamos mucho la pizarra, para discutir posibles ideas o c¨¢lculos y proyectos, la ciencia es algo muy colaborativo.