La mecánica cuántica estaba construida. Las ecuaciones existían. La pregunta que quedaba era: ¿y ahora qué hacemos con todo esto?
Biografías cuánticas: La herencia cuántica
La segunda mitad del siglo XX y los albores del XXI han sido el momento de quienes tomaron el testigo de la cuántica y la empujaron mucho más lejos. Quienes refinaron los cálculos hasta una precisión sin precedentes. Quienes abrieron ventanas hacia lo invisible. Quienes empezaron a transformar los principios más abstractos de la cuántica en tecnología real. Quienes sentaron las bases de la segunda revolución cuántica.
Por supuesto, puedes aprender más de esa segunda Revolución Cuántica en la exposición que abre sus puertas el 7 de mayo.
Los cinco científicos de esta segunda parte (aquí la primera) comparten algo importante: ninguno encontró el camino fácil. Lo que une a estas cinco trayectorias es la convicción de que la física cuántica no es solo una teoría para describir el mundo: es una palanca para transformarlo. Sus aportaciones están en la base de tecnologías que apenas empezamos a desplegar —ordenadores cuánticos, microscopios de attosegundos, nuevos materiales— y que definirán buena parte del siglo que viene.
La revolución continúa.
Richard Feynman (1918–1988)
Richard Feynman era una estrella del rock. El tipo de persona que abría cerraduras por diversión, tocaba los bongos en bares de jazz y, entre tanto, reformulaba de arriba abajo la teoría cuántica de los campos. Nacido en Queens, Nueva York, combinaba un rigor matemático excepcional con una curiosidad sin límites y una capacidad rara para hacer entender lo incomprensible.
Su aportación más importante fue el desarrollo de la electrodinámica cuántica: la teoría que describe cómo la luz y la materia interactúan a escala subatómica. Para hacerlo, inventó los diagramas que llevan su nombre, representaciones visuales que permiten calcular la probabilidad de que ocurra una interacción entre partículas. Lo que antes requería un tsunami de cálculos podía resumirse en un dibujo. Recibió el Premio Nobel en 1965. No sabemos si lo de los bongos ayudó.
Pero Feynman fue también un visionario. En 1981 propuso que para simular sistemas cuánticos con precisión sería necesario construir ordenadores que funcionaran según los principios cuánticos. Era una idea que entonces parecía ciencia ficción y que hoy es uno de los campos más activos de la física aplicada.
Maria Goeppert-Mayer (1906–1972)
Dentro del núcleo atómico, protones y neutrones no se amontonan al azar. Se organizan en capas o niveles de energía bien definidos. Esta idea —el modelo de capas nucleares— es obra de Maria Goeppert-Mayer, y fue uno de los avances más importantes de la física nuclear del siglo XX.
La científica nació en Kattowitz, en la actual Polonia, estudió física en Göttingen y se trasladó a Estados Unidos al casarse. Durante gran parte de su carrera trabajó sin remuneración (sí, re repite el patrón) o en puestos secundarios, víctima de las políticas de nepotismo que impedían contratar a parejas en la misma institución.
Fue en el Laboratorio Argonne donde desarrolló el modelo de capas nucleares, explicando por qué ciertos núcleos son especialmente estables. La idea que propuso requirió de mucha valentía para ser propuesta y de años para ser aceptada.
En 1963 recibió el Premio Nobel de Física, convirtiéndose en la segunda mujer en obtenerlo, tras Marie Curie. Su modelo sigue siendo hoy una herramienta fundamental para entender la materia.
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Chien-Shiung Wu (1912–1997)
En la física, como en otros campos, hay descubrimientos que llevan la firma de quien los propuso en teoría y olvidan a quien demostró que eran ciertos. El caso de Chien-Shiung Wu es uno de los más flagrantes de la historia de la ciencia.
Nacida en una pequeña ciudad al norte de Shanghái, Wu creció en un entorno familiar que valoraba la educación de las mujeres, algo que era una anomalía para la época que le tocó vivir. Tras doctorarse en Berkeley, se convirtió en una de las experimentalistas más rigurosas de su generación.
Su momento histórico llegó en 1956. Los teóricos Lee y Yang habían propuesto que la simetría de paridad podría no ser universal. Wu diseñó el experimento para comprobarlo, trabajando con átomos de cobalto-60 a temperaturas cercanas al cero absoluto. El resultado fue inequívocamente rotundo: la naturaleza distingue entre izquierda y derecha. Lee y Yang recibieron el Nobel ese mismo año. Wu no. Increíble, ¿no?
Su exclusión es considerada hoy uno de los casos más citados de reconocimiento desigual en la ciencia. A pesar de ello, Wu dedicó parte de su vida a defender la educación científica y el papel de las mujeres en la física, convirtiéndose en modelo para generaciones posteriores.
Anne L’Huillier (1958– )
Hay procesos en la naturaleza tan rápidos que, hasta hace pocas décadas, eran completamente invisibles. Ese fue una de las grandes rupturas que trajo la cuántica. Un electrón saltando de un nivel energético a otro tarda unos cientos de attosegundos —un attosegundo es una millonésima de una millonésima de una millonésima de segundo. Observar ese salto en tiempo real parecía imposible. Anne L’Huillier lo hizo posible.
La física francesa nació en París y descubrió en los años 80 que, al iluminar un gas con pulsos de láser muy intensos, los átomos emitían luz de frecuencias muy elevadas. Este fenómeno abría la puerta a crear pulsos de luz tan breves como attosegundos, capaces de «fotografiar» el movimiento de los electrones.
La técnica, tras décadas de trabajo, se ha refinado hasta convertir la física de attosegundos en uno de los campos más activos de la ciencia contemporánea. Hoy permite estudiar en tiempo real cómo se rompen y forman los enlaces químicos, cómo reaccionan los materiales a la luz, cómo funcionan procesos en la base de la fotosíntesis o de la visión.
En 2023 recibió el Premio Nobel de Física, convirtiéndose en la quinta mujer en obtenerlo. Su trabajo nos ha dado algo extraordinario: la capacidad de ver –y «fotografiar»– lo que antes era invisible.
Juan Ignacio Cirac (1965– )
Un ordenador cuántico no funciona con bits que valen 0 o 1, que trabajan en binario. Su funcionamiento se apoya en qubits, que pueden ser 0 y 1 a la vez. Esta propiedad es también lo que hace a estos ordenadores potencialmente capaces de resolver problemas fuera del alcance de cualquier máquina convencional. Pero ¿cómo construir uno realmente? Juan Ignacio Cirac, físico teórico nacido en Manresa, lleva décadas trabajando en esa pregunta.
En 1995, junto a Peter Zoller, propuso un método concreto para implementar operaciones cuánticas usando iones atrapados: átomos con carga eléctrica suspendidos en el vacío y manipulados con láseres con una precisión extraordinaria. Ese artículo se convirtió en uno de los más citados en la historia de la física y es considerado el punto de partida de la computación cuántica experimental moderna.
Desde entonces, Cirac ha seguido definiendo los cimientos teóricos de las tecnologías cuánticas: algoritmos, simuladores, redes de comunicación cuántica. Es director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching, Alemania.
Su trabajo es el tipo de ciencia que convierte una idea abstracta en una tecnología que va a transformar la medicina, la criptografía y la ciencia de materiales en las próximas décadas.
