El cuántico Nobel, Serge Haroche: “Los científicos de hoy tienden a exagerar sus investigaciones”

La Organización de Naciones Unidas proclamó que este 2025 será el Año Internacional de la Ciencia y Tecnología Cuántica, para conmemorar los 100 años desde que se empezó a estudiar esta materia y para concientizar sobre su importancia.

Es algo que, a pesar de tener un siglo de investigación, todavía es difícil de entender, de explicar, y que muchas veces se difumina entre lo que creemos o queremos entender mediante la ciencia ficción. Lo sabe Serge Haroche (80), físico cuántico francés que ha dedicado su carrera ha estudiar los fenómenos más impredecibles de la luz y la materia que ocurren a la mínima escala conocida hasta ahora.

Cuando se trata de los componentes más pequeños de nuestro universo, nuestra comprensión habitual de cómo funciona el mundo deja de aplicarse. Entramos al intrigante y contraintuitivo reino de la cuántica. Durante mucho tiempo, los comportamientos cuánticos solo podían examinarse teóricamente, pero a partir de la década de 1980 Haroche diseñó ingeniosos experimentos para estudiar los fenómenos cuánticos en los que interactúan la materia y la luz.

Junto al físico estadounidense, David Wineland, trabajaron de forma independiente, pero complementaria, para atrapar y manipular partículas cuánticas únicas: átomos y fotones. Mientras Wineland logró atrapar partículas de materia mediante partículas de luz, Haroche hizo todo lo contrario: atrapó partículas de luz y las estudió gracias al empleo de partículas de materia. Esta brillante y revolucionaria acción conjunta les hizo merecedor a ambos del Premio Nobel de Física en 2012.

Eso sí, para el físico francés resulta más fascinante entender un fenómeno que aventurarse en la ansiedad científica de crear una aplicación revolucionaria. En entrevista con Qué Pasa, el galardonado físico comenta cuáles son los próximos desafíos de la ciencia cuántica, qué hay de cierto y qué hay de mito en la teoría de universos paralelos y velocidades más rápidas que la luz, gracias a la ciencia cuántica, y qué aspectos deberían tener en cuenta los científicos para no caer en el yugo de “exagerar sus investigaciones”. Se presentará esta semana durante la decimocuarta versión de Congreso Futuro: ¿Qué humanidad queremos ser?

-¿Cómo ha cambiado la forma de entender la física cuántica? ¿Qué es lo nuevo sobre esta ciencia?

Lo nuevo ahora es que la tecnología nos permite manipular objetos cuánticos individuales, átomos individuales, fotones individuales, y podemos tratar de explotar la extrañeza de la física cuántica para hacer cosas nuevas, para lograr tareas que eran imposibles de hacer con objetos clásicos.

Ahora, dado que somos capaces de manipular sistemas cuánticos aislados, podemos observar directamente estos efectos contraintuitivos. Y esto podría llevar a una segunda revolución, que se le llama a las nuevas tecnologías cuánticas, que implican comunicación cuántica, mediciones cuánticas, computación cuántica y simulaciones cuánticas.

-¿Dónde podemos ver ciencia cuántica en la vida cotidiana? ¿Es posible que las personas interactúen con ella sin saberlo?

Cuando usas un GPS estás usando física cuántica, porque los relojes que están en los satélites y que envían sus señales nos permiten encontrar dónde estamos con una precisión de unos pocos metros, esos son efectos cuánticos. Cuando entramos en una máquina de resonancia magnética, que ve el interior de nuestro cuerpo, también se trata de fenómenos cuánticos. El láser también es una fuente de luz que se basa en reglas cuánticas. Así que ya lo estamos viendo. Y esto ha cambiado nuestra vida durante el siglo XX.

Ahora bien, lo que estamos tratando de hacer ahora es ir un paso más allá y explotar realmente las extrañas características de la física cuántica, las superposiciones de estados, el hecho de que el gato de Schrödinger está al mismo tiempo vivo y muerto. Estamos tratando de construir dispositivos en los que las superposiciones jueguen un papel importante para hacer cosas que antes no éramos capaces de hacer.

-Chile presentó recientemente un plan para invertir en la generación de conocimiento sobre ciencia cuántica ¿Qué tan importante es que los países comiencen a enfocar sus metas en esto?

Creo que es muy importante porque son las tecnologías del futuro. Pero aún más importante, creo, es el hecho de que hay que formar a los jóvenes, hay que formar a las generaciones jóvenes en la ciencia y atraerlos a la ciencia. Y creo que estas ideas, los conceptos cuánticos, creo que son muy estimulantes para los jóvenes.

Todos los países, incluyendo Chile, necesitan explotar la riqueza que tienen en el cerebro de los jóvenes. Una vez que se sientan atraídos por la ciencia, entonces podrán ir en muchas direcciones hacia la física aplicada y hacia la ciencia aplicada. Pero creo que la mejor manera de atraerlos es hablarles sobre los temas importantes, sobre la curiosidad, las preguntas sobre qué es el Universo, qué es la física cuántica y por qué necesitamos leyes diferentes para explicar la naturaleza a nivel microscópico.

-¿Cómo crees que la inteligencia artificial puede ayudar a mejorar el estudio de la ciencia cuántica?

Es una herramienta que aumenta nuestro poder de explotación de datos y poder ver la correlación entre las cosas. Es muy útil en la ciencia en general. El último Premio Nobel de Química demostró que es muy útil para averiguar la estructura de las proteínas y ver cómo se puede relacionar la secuencia de aminoácidos en el ADN con el ARN para predecir la forma de las moléculas.

En física cuántica podría ser lo mismo. Se puede utilizar la correlación que se observa en la física de la materia condensada para averiguar si esto podría conducir a nuevas fases de la materia, o se puede observar una molécula muy compleja para averiguar si le ayudará a sintetizar nuevas moléculas que podrían tener aplicación en medicina, por ejemplo.

No es inteligencia, es solo una súper herramienta para usar todos los datos disponibles, comprender más profundamente y ver la correlación que tendrás que explicar por la ciencia más adelante.

-Últimamente, la idea de que se pueden encontrar universos paralelos a través de la física cuántica se ha vuelto muy popular. ¿Esta idea habita más cerca de la ciencia ficción o es algo que interesa a los científicos?

Es una de las interpretaciones de la física cuántica. El hecho de que cada vez que haces una medición y encuentras un resultado aleatorio, el universo se ramifica en una historia posible y tienes toda la historia que se superpone. Creo que no es una teoría, puede ser intrigante, pero no te dice más de lo que te dice la interpretación cuántica ortodoxa de los hechos cuánticos. Y entiendo que ha entusiasmado la imaginación de la gente debido a la ciencia ficción, pero no se puede pensar en ningún experimento que esté explorando eso.

Otro aspecto de la ciencia moderna, que también es emocionante para la gente que hace ciencia ficción, es el hecho de que se puede, por ejemplo, viajar más rápido que la luz, y así explorar los confines del universo. Pero hay limitaciones, no puedes hacer eso. Y en física cuántica es lo mismo, los fenómenos cuánticos ocurren a nivel microscópico, y si vas a un sistema macroscópico te difuminas en la física clásica. El punto interesante es entender el límite entre el mundo cuántico y el clásico.

-¿Existen peligros sobre el mal uso de la física cuántica de los que deberíamos ser conscientes?

Algunas personas afirman que, por ejemplo, puedes usar una computadora cuántica para romper las claves que protegen nuestros datos, entonces podría ser un problema. Es una fantasía, una especie de pesadilla, que consiste en pensar que algunas malas personas podrían almacenar todos los datos que por el momento no se pueden explotar, y esperar a que un computador cuántico alcance la madurez para descifrar todo tipo de secretos.

Pero yo diría que en la lista de peligros que la ciencia moderna nos está haciendo, ésta se sitúa al final de la lista. Creo que el peligro de una guerra nuclear está en lo más alto, por lo que está sucediendo hoy. También están los perjuicios de la inteligencia artificial, que permite la propagación de todo tipo de noticias falsas de manipulación de personas, también es muy peligroso. Y el peligro del mal uso de la computación cuántica no es mi prioridad y no creo que deba ser la prioridad de la gente ahora.

¿Es difícil explicar la física cuántica al público en general? ¿Cómo pueden entender esto mejor, teniendo en cuenta que pueden estar interesados pero no necesariamente tener el conocimiento de un científico?

Bueno, tienes muchos libros que están tratando de hacer eso. Y, por supuesto, el peligro cuando lees un libro popular es que tienes que confiar en metáforas e imágenes clásicas, y estas metáforas pueden ser engañosas. Como, por ejemplo, el multiverso que citaste antes, y que abrió la idea de que puedes simplemente viajar y atravesar una especie de espejo de Alicia en el País de las Maravillas y estar en un mundo diferente solo por la existencia de leyes cuánticas.

Hace mucho tiempo, George Gamow escribió un libro sobre un personaje que viajaba en un mundo cuántico e imagina lo que sería estar inmerso en el mundo microscópico y estar expuesto directamente a las superposiciones cuánticas, a las interferencias cuánticas. Y así tienes diferentes formas de apreciar eso, pero el problema es que si realmente quieres aprovechar eso, necesitas tener algún conocimiento de lo que es la física cuántica.

-¿Y es muy complicado llegar a saber sobre física cuántica?

Parece complicado, pero las matemáticas de la física cuántica para un matemático son muy simples: es álgebra lineal, la misma matemática que se usa cuando se suman vectores en un espacio geométrico. Así que no es más difícil que eso. Incluso, creo que se necesitan menos matemáticas para entender la física cuántica que para entender la física clásica. El problema es que es contradictoria, contraintuitiva. Conduce a conceptos e ideas que ahora no vemos en la vida cotidiana.

¿Cuál es su expectativa de su próxima presentación en Congreso Futuro?

Quiero transmitir que la ciencia básica es emocionante y divertida. La gente que hace ciencia básica no lo hace por sus aplicaciones, no lo hacen porque quieren construir un nuevo dispositivo. Lo hacen porque quieren entender el mundo, y eso es importante. Así llevas a la gente a la ciencia con esta idea.

Creo que el punto de entrada a la ciencia es tratar de responder a las preguntas, que son intrigantes de las que no sabes la respuesta y toda la ciencia ha comenzado de esa manera. Las personas que descubrieron la física cuántica hace 100 años no tenían idea de las aplicaciones.

Puedes leer a Einstein o Heisenberg y nunca hablaron de las aplicaciones. Ahora tenemos que exponer lo que estamos haciendo todo el tiempo, tenemos que pedir dinero todo el tiempo. Los científicos de hoy en día tienen una tendencia a exagerar su investigación y a afirmar que lo que hacen conducirá a revolucionar las aplicaciones. Y eso no me gusta, podría ser ridículo.

¿Qué pretende transmitir a los científicos de ahora y a las siguientes generaciones?

Que lo que sucederá en el futuro puede ser muy diferente de lo que esperamos hoy. Podemos encontrar cosas que serán bastante diferentes a la computadora cuántica. Y creo que tenemos que seguir el camino de nuestros padres fundadores de la ciencia y la física cuántica, que lo hicieron sin pretender que iban a revolucionar nada. Simplemente lo hicieron y luego llegó la aplicación. Así que eso es lo que trataría de hacer dando algunos ejemplos en mi charla. Es la idea que intentaré transmitir en Congreso Futuro.