Científicos españoles inventan un simulador cuántico que recrea fenómenos físicos imposibles

• En él, las partículas no respetan las leyes fundamentales de la naturaleza
• Permite viajes al pasado y velocidades mayores que la de la luz
• Ayudará a la creación de ordenadores más potentes y de nuevos fármacos

Estructura molecular

“El teatro de lo imposible”. “La ciencia ficción de la física”. Así es como el investigador Enrique Solano llama a su último descubrimiento: un simulador cuántico que permite recreaciones en las que las partículas no respetan las leyes fundamentales de la naturaleza.

Para explicar sus experimentos y sus modelos de predicción cuánticos, el físico recurre al símil con el teatro: “No nos cuesta entender que un actor suba al escenario y finja ser otro. Si Juan Pérez hace de Hamlet, niega su esencia para interpretar un personaje. Tendrá que amar, sufrir o morir sin que realmente ocurra eso”.

Con las partículas pasa lo mismo. El equipo de científicos que Solano lidera en la Universidad del País Vasco ha logrado introducir conceptos de ficción en el mundo de la materia inerte. Una propuesta asombrosa: el simulador puede estudiar fenómenos cuánticos imposibles como viajar al pasado en el tiempo, invertir el orden de la causa y el efecto, o moverse a una velocidad mayor que la de la luz.

Un átomo imita a otro átomo

Hasta ahora, se había demostrado que gracias a este aparato, el simulador cuántico, un átomo puede imitar a otro. La simulación cuántica podría conseguir un día que un átomo de oro actúe como un átomo de cobre; es decir, como si fuese un actor, que se niega a sí mismo y manifiesta las propiedades y los comportamientos de otro, explica el profesor. Lo curioso es que el átomo no deja de ser un átomo de oro, ni tiene las propiedades de un átomo de cobre, sino que simplemente las simula.

Pero, ¿por qué y para qué tiene una partícula que fingir ser otra? Estudiar un fenómeno cuántico -se trata de un mundo de escala inferior a la nanoscópica- es extremadamente complejo porque un átomo cualquiera almacena una cantidad muy grande de información y tiene infinitud de posibles variables. Ni aunque se juntasen todos los ordenadores que existen se podrían realizar los cálculos necesarios.

Por eso, la simulación cuántica, inventada por el Premio Nobel de Física del año 1965, Richard Feynman, propone utilizar a la naturaleza para estudiar a la propia naturaleza. Un átomo de oro imitando a uno de cobre sí puede dar las respuestas que busca esta rama de la física. “Es un salto”, dice el investigador, “supone lograr que la complejidad imite a la complejidad”.

Este aparato, que funciona con láseres y fotones (partículas de luz), puede conseguir que un átomo que se mueve muy despacio, a milímetros por segundo, se comporte como si se estuviese moviendo a la velocidad de la luz. Esto en realidad no ocurre, el átomo nunca llega a experimentar ese movimiento, pero lo imita y así, los científicos pueden estudiar las propiedades que manifiesta.

El teatro de la física imposible

Pero el salto ahora es todavía mayor. Hasta el momento, la naturaleza imitaba a otra parte de la naturaleza. Con los últimos avances hechos por el grupo de Solano en Bilbao, este simulador cuántico de sello español va más allá y consigue que las partículas recreen cosas imposibles. Acciones contrarias a las leyes “más sagradas”, las que se cumplen en todos los rincones del universo conocido: la física cuántica y la relatividad.

Es el teatro de la física imposible: en él, las moléculas y los átomos falsifican las leyes fundamentales de la naturaleza. Simulan que viajan en el tiempo, que se mueven a velocidades superluminales y que violan las leyes de la causalidad -las reacciones llegan tras las acciones-.

“Es como cuando vamos al cine y observamos efectos especiales. En realidad, las partículas no rompen las leyes de la física cuántica ni contradicen la teoría de la relatividad, es una ficción que nosotros observamos igual que un espectador contempla a Superman”, aclara el investigador.

Esta especie de ciencia ficción permite estudiar gran cantidad de variables y explorar numerosas propiedades del mundo cuántico. Entre otras cosas, el simulador podrá ayudar a la creación de ordenadores cuánticos millones de veces más potentes que los actuales. Y también podrá ser fundamental a la hora de diseñar moléculas que no existen en la naturaleza y, por ejemplo, usarlas como nuevos fármacos.

"Se pueden estudiar características y comportamientos inalcanzables de otra manera", sentencia el físico. Pero más allá de las aplicaciones prácticas, para Solano lo fascinante es la experiencia sensorial y el descubrimiento en sí mismo: la naturaleza es capaz de negarse a sí misma y puede imitar acciones que contradicen sus propias leyes fundamentales.

Sean bienvenidos al teatro cuántico de la física imposible.