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Incubación de tecnología cuántica en México

El pasado mes de junio, cuando IBM hizo una demostración de uno de los ordenadores cuánticos más potentes de Alemania, la canciller alemana, Angela Merkel, aprovechó para reconocer el trabajo realizado por otros países en este ámbito.

“El resto del mundo no duerme en esta área”, dijo Merkel -trabajó como químico cuántico en Alemania Oriental antes de ingresar a la política-, por supuesto, refiriéndose a la gran cantidad de fondos invertidos por Estados Unidos y China en ella.

Además de ver la computación cuántica como un actor clave en su tecnología y soberanía digital, y una gran potencia en el motor del crecimiento económico, ¿qué están haciendo otros países del mundo? ¿Especialmente México?

Al menos una institución en el país ha estado incubando tecnologías cuánticas durante los últimos 20 años, tanto es así que pronto comenzarán a moverse hacia aplicaciones prácticas.

“En Querétaro, tenemos más de 20 años para estudiar este tema”. En entrevista, José Mauricio López Romero (José Mauricio), profesor de ciencias y doctorado con mención física (López Romero) es el jefe del departamento del Cinvestav Querétaro. , a la que se incorporó en 2015.

“En los últimos seis años hemos hecho un buen trabajo. Ya equipamos el laboratorio e invertimos más de un millón de dólares en equipos. Estamos muy contentos. Hay un panorama muy interesante por delante”, agregó, en relación a la cooperación. con el gobierno estatal y un trabajo realizado por la cooperación de la industria.

El trabajo mencionado por López Romero incluye el desarrollo de la computación cuántica, que se considera una tecnología clave en el futuro y una tecnología que entusiasma mucho a la comunidad académica.

Las computadoras cuánticas utilizan partículas subatómicas para eludir las limitaciones de los cálculos tradicionales y pueden realizar cálculos más rápido que las supercomputadoras más rápidas.

Por lo tanto, a pesar de ser visto como algo reservado para investigaciones altamente complejas, varias empresas ahora buscan usar computadoras cuánticas para desarrollar nuevos materiales, medicamentos y aplicaciones de inteligencia artificial.

Para el titular del Cinvestav Querétaro, quien ha trabajado en el Centro Nacional de Metrología durante 20 años, es obvio que este método de cálculo disruptivo es inseparable de la enorme capacidad para resolver problemas, precisamente resolviendo las ecuaciones diferenciales que controlan sistemas complejos.

“Se pueden resolver muy rápidamente, lo que nos hace esperar que podamos avanzar más rápidamente con soluciones que ahora requieren más tiempo; soluciones de tipo ingeniería, biología, medicina, ciencia básica o básica.

“Entonces, sí, a nivel de la comunidad científica, la gente tiene grandes esperanzas en las nuevas capacidades que vienen con la llegada de las computadoras cuánticas”, reiteró López Romero.

Sin embargo, un aspecto menos entusiasta y preocupante es que la computación cuántica puede usarse para violar las claves de cifrado de los sistemas informáticos, como los sistemas informáticos operados por industrias, bancos o gobiernos.

“Este tipo de clave de cifrado puede ser descifrado de manera muy eficiente por la computación cuántica. La preocupación a nivel gubernamental y empresarial es que los sistemas informáticos serán muy vulnerables al uso indebido de esta potencia informática”, comentó el físico.

Sin embargo, el enfoque de esta posible amenaza también es de naturaleza cuántica.

“La criptografía cuántica nos proporciona una capacidad destructiva para generar claves de cifrado que pueden resistir los ataques informáticos más complejos que podamos imaginar, incluida la computación cuántica.

“En Cinvestav Querétaro, ya estamos desarrollando y estamos muy avanzados. De hecho, tenemos la capacidad de desarrollar criptografía cuántica, lo que nos da un paso adelante. Estos métodos cuánticos ya han desplegado estas funciones de protección de redes de datos a nivel operativo. “, asegura el responsable de la agencia.

Según López Romero, uno de los primeros ejercicios que planean realizar en campo comenzó con la protección de un canal cuántico específico en la ciudad de Querétaro.

“Planeamos hacerlo en los próximos meses, tal vez a principios del próximo año. Esta será una demostración muy específica, muy en blanco y negro, de nuestra habilidad en criptografía cuántica producida por Cinvestav”, enfatizó.

Internet y medición de la gravedad

Combinado con la computación cuántica, Cinvestav Querétaro también señaló el futuro de las llamadas comunicaciones cuánticas de Internet.

José Mauricio López Romero explicó que es a través de la criptografía cuántica antes mencionada y otros medios para proteger la comunicación, pero la información en sí puede ser generada por métodos cuánticos.

En este sentido, tener una red de comunicación cuántica requiere una memoria especial para almacenar información cuántica de una manera que tradicionalmente es diferente a la de los dispositivos actuales.

“Las leyes de la mecánica cuántica establecen que una vez que observas un sistema cuántico, lo perturbarás. Es decir, solo cambia su estado mediante la observación y la medición.

“Por tanto, la memoria cuántica es un dispositivo que almacena información cuántica sin siquiera tener que mirarla o interferir con ella”, explicó el físico.

Por lo tanto, dicha memoria es la piedra angular de la construcción de una red de comunicación cuántica, que es un nodo que conecta a dos o más usuarios para intercambiar información.

“El desarrollo de este tipo de memoria cuántica es un esfuerzo único en este país, que se está realizando en el Cinvestav Querétaro. Estamos utilizando la física relacionada con el comportamiento de los átomos fríos de rubidio”, enfatizó el jefe del departamento.

López Romero explicó que esta capacidad de utilizar las leyes fundamentales de la mecánica cuántica para desarrollar tecnologías disruptivas constituye la segunda revolución cuántica.

Por lo tanto, además de lo anterior, los investigadores también han desarrollado sensores para dar paso a la medición de la gravedad cuántica, a través de los cuales se puede medir la aceleración gravitacional local con el fin de comprender mejor el comportamiento gravitacional del entorno.

Muchas aplicaciones importantes se derivan de esta medición de gravedad de alta precisión, de la cual los físicos enfatizaron la exploración subterránea, como la exploración de petróleo o aguas subterráneas.

“Me refiero a la medición de la gravedad cuántica, que te permite saber qué hay bajo tierra y qué hay bajo nuestros pies sin tener que hacer agujeros.

“Por ejemplo, podemos rastrear la evolución del nivel del agua en el manto de agua y cómo el nivel del agua cambia debido a una sequía en unos pocos meses; hoy en México, estamos experimentando una gran sequía”.

La medición de la gravedad cuántica abre la posibilidad de mapeo gravitacional y monitoreo en profundidad de un área, ya sea el movimiento de las propias capas tectónicas y cómo se superponen entre sí.

“Este también es un esfuerzo que estamos desarrollando como parte del laboratorio de tecnología cuántica. Es decir, el desarrollo de los gravímetros cuánticos nos permite medir la aceleración de la gravedad con la mayor precisión”, dijo el director del Cinvestav Querétaro.

Por un lado, uno de los trabajos en esta área es el desarrollo de un gravímetro cuántico dual único en el mundo, capaz de medir simultáneamente la gravedad mediante dos sensores compuestos por átomos de cesio y átomos de rubidio.

Según López Romero, buscan avanzar en problemas científicos básicos a través de este dispositivo especial, porque uno de sus objetivos es probar hasta qué punto es válido el llamado principio de equivalencia de la relatividad general.

Por otro lado, en cooperación con la UNAM y la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, están desarrollando un gravímetro cuántico portátil que se puede transportar y operar fácilmente en el sitio para ciertas aplicaciones.

Productos de triple espiral

Todos estos desarrollos, entre ellos la condensación atómica de Bose-Einstein -un estado de la materia formado por átomos de enfriamiento por láser- constituyen un paquete útil, no solo para la ciencia básica, sino también para la resolución de problemas, Estimado Jose Mauri Theo Lopez (José Mauricio López ) Romero.

“Afortunadamente, en Querétaro, hemos establecido una muy buena alianza con el gobierno estatal y estamos decididos a hacer de esta entidad un polo de desarrollo en tecnología cuántica”, enfatizó el director del Cinvestav Querétaro.

“Estamos trabajando duro para desarrollar y madurar el Cinvestav y otros centros en el estado, y trabajamos en el campo de la tecnología cuántica para ir de la mano con el gobierno estatal”, continuó.

“Y hay que decir que este modelo de triple hélice es muy exitoso aquí, donde las universidades, la industria y el gobierno se unen para un objetivo común en beneficio de todos”.

En cuanto a la pregunta clara de qué necesitan todos estos trabajos en el campo de la tecnología cuántica para ser prósperos y realizados a gran escala, López Romero respondió que es importante que los esfuerzos de la Triple Hélice durante muchos años no disminuyan. Los facilitadores de la academia y la industria cooperan y resuelven problemas comunes.

“(Debemos) continuar este esfuerzo liderado por Querétaro. Es decir, no desacelerar y mantener por más tiempo esta coordinación entre la academia, el gobierno y la industria, para que las ideas generadas en el laboratorio Concretización en la tecnología de on “Operación a nivel de sitio”, dijo el físico.

“¿Qué hace falta? Más trabajo, continuar con este esfuerzo de la triple hélice en Querétaro, y estamos seguros, estamos convencidos de que estaremos entregando muy buenos resultados no solamente de parte del Cinvestav, sino de toda la comunidad estatal en lo que se refiere a ciencia tecnología e innovación”.