Con motivo del 8M, la científica visitó el IES María Moliner junto a otras pioneras de la política, el derecho y el deporte de Aragón, para explicar las dificultades y satisfacciones de abrirse una carrera exitosa en ámbitos donde las mujeres han tenido muy poca presencia.
María José Martínez-Pérez (Huesca) estudió Física en Zaragoza. Trabaja como investigadora de la Agencia Aragonesa para la Investigación y el Desarrollo (ARAID) en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón. Ha recibido, entre otros, el premio “Aragón Investiga” y la Real Academia de Ciencias de Zaragoza le concedió el premio de Investigación de la sección de Físicas en 2021.
¿Cómo es el día a día en tu trabajo?
Hago observaciones y medidas que me den una información y fabrico muestras. Para ello trabajo en una sala libre de partículas y a temperaturas muy cercanas al cero absoluto, los 0º Kelvin. El cero absoluto es unos -273ºC y no hay nada que pueda estar más frío.
¿Por qué se sabe esto?
El calor es movimiento de los átomos, de redes cristalinas, de electrones. Si se quedan quietos, significa que se ha llegado al cero absoluto, aunque es inalcanzable en la práctica. ¿Habéis oído hablar del principio de incertidumbre de Heisenberg? Nos dice que hay cantidades medibles que no podemos medir con infinita precisión a la vez, por ejemplo la posición y la velocidad de una partícula. Ese mismo hecho es el que impide que la materia no pueda ser enfriada hasta el cero absoluto, pues la temperatura es movimiento. Se detendría el movimiento, y por tanto, la materia, algo prohibido por las leyes de la mecánica cuántica.
Háblanos de los proyectos en los que trabajas.
Yo he trabajado siempre en magnetismo y en superconductividad. El magnetismo está muy presente en nuestras vidas; la manera en la que los discos duros de los ordenadores almacenan los datos está basada en materiales magnéticos. En cuanto a la superconductividad, os pongo el ejemplo de las resonancias magnéticas, solo posibles gracias a un material superconductor capaz de crear un campo magnético que distingue los átomos de nuestros tejidos. El magnetismo y la superconductividad combinados presentan características interesantes para la computación cuántica.
¿Por qué se habla de revolución cuántica?
Sucedió cuando empezamos a entender cómo funcionaba la materia a escala nanoscópica. Un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro, y la materia a esa escala adquiere otras propiedades. Los padres de la física cuántica son Schrödinger, Heisenberg y el propio Einstein. Gracias a ello se creó, por ejemplo, el transistor de los ordenadores y aparatos electrónicos. Para entenderlo y optimizarlo, hay que saber cómo se transportan los electrones de uno en uno. La revolución cuántica nos permitió usar un conocimiento que se consideraba muy matemático y abstracto y obtener aplicaciones reales muy importantes.
Nos encontramos en la segunda revolucion cuántica, que ya no busca solo entender, sino explotar esas propiedades para logros que parecen impensables.
¿Cuál es el proyecto de mecánica cuántica que más se investiga?
Probablemente la computación cuántica. La computación clásica se basa en bits que son unos y ceros, y funciona mediante operaciones. Un ordenador cuántico haría lo mismo, pero permitiendo que un bit no sea solo un cero o un uno, sino cualquier superposición de ambos estados. Un bit cuántico se llama cubit.
¿Ya existen los ordenadores cuánticos?
No, pero están muy cerca. Existen empresas que no comercializan, pero tienen ordenadores con cientos de cubits. IBM y Google son las pioneras. España tiene un proyecto muy ambicioso, Quantum Space, cuyo objetivo es la instalación de un ordenador cuántico en Barcelona para utilizarlo a nivel teórico. Simulaciones pequeñas de pocos átomos interactuando ya son posibles. El reto es tener más cubits, como ocurre con los gigas de los ordenadores que conocemos. Ahora mismo son unos aparatos enormes, que sirven para enfriar el procesador cuántico, un chip de un par de centímetros. Todavía tienen muchos errores.
¿Influiría en campos como la inteligencia artificial o Internet?
Sí. Hacer inteligencia artificial es aplicar algoritmos para ordenar un montón de datos y darles un sentido, como responder a una pregunta compleja. La computación cuántica entra allí porque permite optimizar la resolución de algoritmos. Hay una rama que es Quantum Machine Learning, Inteligencia Artificial Cuántica, en la que trabaja mucha gente y es muy interesante.
Se habla ya de internet cuántico. La información se encripta mediante la factorización de números muy grandes en números primos, algo extraordinariamente complejo. Como sabéis, hay hackers y uno de los problemas es encontrar números primos cada vez más más altos para encriptaciones seguras. Las propiedades cuánticas permiten transmitir información con riesgo ero de hackeo, lo que se llama teleportación. Cuando te envío un cubit, está entrelazado con el que yo tengo, así que nadie puede interrumpir ese canal entre tú y yo, nos daríamos cuenta.
¿Supondría una revolución tecnológica?
Sí, en computación se podrían resolver operaciones que necesitan muchas interacciones en una sola. ¿Cuántas veces tendríais que lanzar una moneda para saber si tiene realmente dos caras distintas? Mínimo dos, si hay suerte y salen la cara y la cruz en los dos primeros intentos. Pero podríamos tener que lanzarla muchas veces; si tuviera muchas caras, se convertiría en un problema para ser resuelto. Aplicando estas normas de la física cuántica se conseguiría en una tirada. Hoy en día la ciencia todavía se basa en prueba y error.
La promesa de la computación es resolver problemas ahora irresolubles. Es muy interesante la simulación de sistemas físicos reales. Imaginad simular un medicamento de forma real, habríamos encontrado vacuna para la COVID en una semana.
Ya se han hecho simulaciones de las condiciones de un agujero negro, algo inaccesible, para comprobar la radiación de Hawking. Este científico afirmaba que los agujeros negros emitían radiación. y esto se comprobó con un simulador cuántico. La teoría de Hawking es muy bonita porque aúna la gravitación universal, algo muy grande, y la mecánica cuántica, centrada en lo más pequeño.
¿Las empresas invierten en este tipo de proyectos?
La computación cuántica es uno de las aplicaciones en las que muchos gobiernos y entidades privadas están invirtiendo. Interesa mucho a los bancos, pues permitiría predicciones más fiables sobre comportamientos financieros. Ahora mismo a la cabeza está China y es realmente una carrera entre los países más desarrollados.
¿Crees que veremos los resultados de esta revolución?
Pasarán muchos años hasta que lo veamos. De momento, es como un juego para los físicos, para probar leyes de la mecánica cuántica y para entenderlas que es como se comienza cualquier revolución científica.