Tecnologías cuánticas: que son, aplicaciones y ejemplos

Grandes empresas tecnológicas, gobiernos y centros de investigación están invirtiendo miles de millones en el campo de las tecnologías cuánticas. Como ocurrió con internet en los años noventa o con la inteligencia artificial hace una década, las tecnologías cuánticas están pasando del ámbito académico al empresarial.

Eso significa que se necesita talento, personas capaces de entender y desarrollar estas nuevas herramientas. Si estás pensando en formarte para trabajar en este sector, puedes estudiar el Grado en Física online, así como el Grado en Física en Madrid o el Grado en Física en Valencia, de la Universidad Europea. En estas carreras universitarias aprenderás con profesionales y prácticas desde el primer año.

¿Qué son las tecnologías cuánticas?

Las tecnologías cuánticas aprovechan las leyes de la física cuántica para desarrollar nuevas herramientas. Se trata de una de las ramas de la física que estudia cómo se comportan la materia y la energía a escalas extremadamente pequeñas, como los átomos y las partículas subatómicas (electrones, fotones, protones, etc.). En el mundo cuántico las reglas de la física cambian y las partículas muestran propiedades sorprendentes:

• Superposición: una partícula puede estar en varios estados al mismo tiempo.
• Entrelazamiento: dos partículas pueden quedar conectadas de forma que lo que ocurre en una afecta instantáneamente a la otra.
• Dualidad onda-partícula: la luz y la materia pueden comportarse tanto como ondas como partículas, según cómo se observen.
• Cuantización: la energía no se intercambia de forma continua, sino en paquetes discretos llamados cuantos.

Estas propiedades abren la puerta a nuevas formas de calcular, comunicar y medir con una precisión nunca vista.

Principales áreas y aplicaciones de las tecnologías cuánticas

Cuando hablamos de tecnologías cuánticas solemos referirnos a estas tres grandes áreas:

Computación cuántica

La computación cuántica resuelve problemas extremadamente complejos que crecen de forma exponencial con el número de variables. Mientras que un ordenador clásico procesa bits (0 o 1), un ordenador cuántico trabaja con qubits, que pueden estar en múltiples estados simultáneamente. Esto permite explorar muchas soluciones a la vez y diseñar sistemas para estudiar el comportamiento de fenómenos físicos complejos.

Aunque aún está en fase de desarrollo, ya existen prototipos en diferentes ámbitos:

• Nuevos medicamentos: una de las aplicaciones más prometedoras es la posibilidad de simular con gran precisión el comportamiento de moléculas complejas, algo clave para el desarrollo de nuevos fármacos.
• Nuevos materiales: la simulación del comportamiento de los electrones dentro de un material permitiría crear materiales más resistentes y ligeros para la industria aeroespacial, superconductores que transmitan electricidad sin pérdidas o baterías más eficientes, por ejemplo.
• Optimización logística: la computación cuántica permite encontrar soluciones logísticas más eficientes, baratas y sostenibles. Algo útil para aerolíneas que deben asignar tripulaciones y rutas o empresas de transporte que gestionan entregas en tiempo real, por ejemplo.
• Predicciones en el sector financiero: los mercados son sistemas dinámicos con un alto grado de incertidumbre Las tecnologías cuánticas podrían mejorar el análisis avanzado de riesgos y optimizar carteras de inversión, entre otras funciones.
• Desarrollo de la inteligencia artificial: este es uno de los campos más prometedores, ya que la computación cuántica podría acelerar ciertos algoritmos de aprendizaje automático y ampliar la capacidad de análisis y predicción de los sistemas actuales.

Comunicación cuántica

La comunicación cuántica aprovecha propiedades físicas que hacen que cualquier intento de interceptar un mensaje altere el sistema y sea detectable. Este campo es estratégico en geopolítica, ya que la seguridad de las comunicaciones es clave en defensa, banca y telecomunicaciones. Sus aplicaciones son variadas:

• Criptografía cuántica (QKD, Quantum Key Distribution): los sistemas de distribución de claves cuánticas permiten detectar cualquier intento de interceptación.
• Protección de infraestructuras críticas: redes eléctricas, sistemas bancarios o comunicaciones gubernamentales podrían beneficiarse de canales ultra seguros.
• Redes cuánticas y futuro internet cuántico: la comunicación cuántica podría desarrollar redes capaces de transmitir información cuántica entre nodos distantes.

Sensórica y metrología cuántica

Los sensores cuánticos permiten medir con una precisión extremadamente alta magnitudes como tiempo, gravedad o campos magnéticos. Estas mediciones permiten desarrollar aplicaciones en varios sectores:

• Mejora de diagnósticos en medicina: los magnetómetros cuánticos permiten realizar resonancias magnéticas más precisas y desarrollar técnicas avanzadas de neuroimagen.
• Exploración geológica: los sensores cuánticos gravitacionales detectan minerales, recursos naturales o estructuras subterráneas con mayor exactitud.
• Relojes atómicos ultraprecisos: utilizan transiciones cuánticas en átomos para medir el tiempo con una precisión extraordinaria. Son fundamentales para el funcionamiento del GPS, las telecomunicaciones y la sincronización de redes eléctricas.
• Navegación sin GPS: son sistemas basados en mediciones gravitatorias o inerciales que funcionan incluso sin señal satelital.

Importancia de la tecnología cuántica

La tecnología cuántica no sólo representa una mejora incremental, sino un cambio de paradigma con el potencial de dar respuesta a algunos de los mayores desafíos del siglo XXI. 

• Potencial científico: permite simular sistemas complejos, como moléculas o materiales, que aceleran avances en medicina, energía o química de materiales.
• Potencial económico e industrial: los países que lideren el desarrollo cuántico tendrán ventajas competitivas en ciberseguridad, telecomunicaciones y defensa.
• Potencial en seguridad: la futura computación cuántica podría romper algunos sistemas criptográficos actuales, lo que obliga ya a desarrollar nuevas formas de cifrado resistentes a esta tecnología.
• Potencial profesional: las tecnologías cuánticas están transformando sectores clave y abrirán un nuevo ecosistema profesional en los próximos años con diferentes salidas laborales en física. Formarse en esta disciplina abre una puerta natural, ya que ofrece la base teórica sobre la que se construye este sector, lo que la convierte en una de las carreras de ciencias con más salidas.

Si quieres dedicarte al campo de la física y sus aplicaciones de manera profesional, puedes acceder a las diferentes carreras de ciencias que ofrece la Universidad Europea y especializarte en la rama o área que más te interese.