Las computadoras cuánticas y la Inteligencia Artificial )IA) son las grandes promesas tecnológicas del siglo XXI con potenciales revoluciones tanto en la investigación como la vida cotidiana. Pero hace cuarenta años, en 1985, cuando Michel Devoret, John Martinis y John Clarke, cada uno en su laboratorio, probaron en la práctica un principio teórico de la física cuántica, no tenían idea de que lo que estaban haciendo tendría semejantes consecuencias tecnológicas. Tampoco sospechaban entonces, literalmente enfrascados en experimentos, que ganarían el Premio Nobel de Física, aunque con el tiempo -y la sucesión de otros galardones- se dieron cuenta que en algún momento sucedería.

Y fue esta mañana cuando los voceros de la Academia sueca, antes de las 7 (hora argentina), anunciaron que el francés Devoret, el norteamericano Martinis y el británico Clarke eran los galardonados “por el descubrimiento del efecto túnel mecánico cuántico macroscópico y la cuantificación de energía en un circuito eléctrico”, apretada síntesis de un logro singular.

Los tres científicos se repartirán en partes iguales el premio de alrededor de US$1.200.000 y brindarán en la gala de diciembre próximo. ¿Tenían idea de lo que estaban haciendo tecnológicamente hace cuarenta años?, le preguntaron a Clarke (83 años) minutos después de la noticia. “No, la verdad que no, solo queríamos entender la física y hacer los cálculos pertinentes”, dijo.

Pese a sus distintas nacionalidades, los trabajos pioneros del trío fueron hechos en la Universidad de California en Berkeley, donde lograron dotar de cualidades cuánticas a circuitos eléctricos con superconductores, algo que permite su manipulación y que sea en efecto algo visible (y no conste meramente de partículas elementales).

“La pregunta que intentaban responder era si los efectos de la física cuántica, del llamado tunelaje cuántico, se podían observar en circuitos electrónicos, con millones y millones de electrones”, explicó a LA NACION Daniel Domínguez, investigador del Consejo Nacional de Investigaciones Científica y Técnicas (Conicet) y profesor del Instituto Balseiro de Bariloche.

“Lograron fabricarlos, algo muy difícil en la época porque se usan temperaturas cercanas al cero absoluto (-273°C) y circuitos de dimensiones muy pequeñas, por debajo del micrón (una milésima parte de un milímetro). Y comprobaron que cumplían con la mecánica cuántica”, agregó.

“Esto tiene una veta aplicada al hacer tratamientos de la información cuántica de una manera muy eficiente; por eso se transformó en la plataforma para la computación cuántica. Todo lo que vino después en el campo tuvo este comienzo”, añadió Leandro Tosi, también investigador en el Balseiro.

“Es un premio super esperado y merecido”, evaluó Juan Pablo Paz, investigador superior del Conicet y profesor titular de la Universidad de Buenos Aires (UBA), desde Canadá, donde viajó por una conferencia. “Son trabajos que abrieron el campo, que crearon la tecnología que permite construir los dispositivos macro con materiales superconductores que siguen las leyes de la física cuántica; se construyen átomos artificiales de distinto tipo que se pueden usar para almacenar información interconectados a líneas de transmisión que también se comportan cuánticamente”, agregó Paz, uno de los pioneros en computación cuántica en la Argentina, área en la que trabaja desde la década de 1990. La ventaja que tiene este tipo de computación respecto de la tradicional es que multiplicaría la velocidad de los cálculos hasta cien veces justamente por las propiedades cuánticas. Y eso es mucho poder de computación.

“Específicamente este Nobel premia avances en circuitos cuánticos, relevantes para la computación cuántica y en sensores que operan en el límite de lo físicamente accesible, pero de alguna manera impacta también en múltiples otras aplicaciones asociadas a las comunicaciones, los materiales, la energía y la salud”, señaló Alejandro Fainstein, investigador de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y Balseiro. “Esta segunda revolución cuántica está transformando el paisaje de la ciencia y sus aplicaciones en el siglo XXI de una manera que era inimaginable hace pocos años”, agregó.

Pese a que todavía la computación cuántica está queriendo salir del cascarón, las grandes empresas han invertido ya miles de millones de dólares en lograr la que sería la computadora definitiva; por ejemplo, y sobre todo, en cuanto a sus poderes de resolver problemas y encriptaciones.

De hecho, Martinis fue contratado por Google en 2014, empresa de la cual se desvinculó en 2020, con algún ruido respecto de por qué. Y Devoret es actualmente científico jefe de Quantum AI de la propia Google. “Hace poco estuve en una conferencia en Helgoland, y allí se dijo que en este momento no hay nada económicamente útil que se pueda hacer con la computación cuántica que existe, hoy no sirve para nada”. Pero las empresas y los estados, que también invierten mucho, tienen muy claro para qué podría servir.

Lo cierto es que, en 1984, era “algo muy marginal; algo que se discutía en los recreos de las conferencias para hablar sobre otras cosas, solo se interesaban los raros o los que no le importaba la moda del momento”, admite Paz.

“Después todo explotó a partir de 1994 cuando empezaron a tomar conciencia de que había tecnologías para manipular sistemas cuánticos individuales, átomos, fotones. Eso permiten los circuitos: en material sólido muy frío fabrican un pequeño dispositivo que se comporta como un átomo artificial y así se arma la computadora cuántica. Y no solo: también sirve para construir sensores, sistemas de medición de señales muy pequeñas, ultra precisos”, concluyó.

“Es como si le hubieran dado el Nobel a mi abuelo”, apenas exagera el ya citado Leandro Tosi, quien, después de doctorarse en el Balseiro trabajó cuatro años en Francia en Qantronics, el laboratorio que creó Devoret al sur de París. Y tuvo muchas discusiones y debates científicos con el ahora Nobel.

“En serio es como de la familia, me formé con él. Hasta uso la misma plantilla para las charlas que doy. Él es un sabio, se puede hablar de cualquier tema, literatura, política, y siempre es muy profundo en su razonamiento y en sus preguntas, siempre te deja pensando”, dijo Tosi, que recuerda que en una oportunidad luego de dar una charla en Yale, lo abordó Devoret para discutir durante dos horas sobre su presentación.

No es el único argentino que trabaja en el rubro: “El país tiene grupos activos de alto nivel en esta área como consecuencia de muchos años de trabajo continuado y serio”, dice Fainstein.

En Bariloche, con Tosi están Yanina Fasano y Gonzalo Álvarez en el Centro Atómico Bariloche (trabajan en nuevos materiales y aplicaciones para imágenes médicas, respectivamente); en la UBA, Christian Schmiegelow (trabaja en el control cuántico de iones y nanopartículas); en la Universidad del Sur, está Fernando Chierchie (en la electrónica asociada) y Miguel Larotonda en el Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa (Citedef), en comunicaciones cuánticas seguras, entre otros, “son ejemplos de trabajo experimental con proyectos que han sido seleccionados por su calidad y pertinencia y pueden contribuir a las competencias del país si son apoyados”.

En particular Tosi, nacido en Tucumán, volvió al país en 2019 y en 2022 se sumó a un programa del entonces Ministerio de Ciencia para abordar la computación cuántica en el país en seis laboratorios. “Estamos trabajando con mucho entusiasmo para generar una masa crítica en el país en este campo, pese a las dificultades y a la fuga de cerebros. Este Nobel viene bien para que quede clara la importancia de mantener este tipo de grupo de investigación”, agregó.

La intención del grupo de Tosi es generar un procesador cuántico basado en otro tipo de átomo artificial. “Estamos construyendo el circuito cuántico experimental, lo diseñamos, lo fabricamos y lo medimos”, añadió. La idea es tener un prototipo de qubit para el año próximo y empezar en dos años el prototipo de procesador. “Sería impresionante si lo logramos. El Nobel nos da apoyo porque es un área que tiene sentido y está bueno que crezca y tenga financiamiento”, concluyó.