Max Planck nació en 1858 en la ciudad alemana de Kiel, donde años más tarde ejerció como profesor. Estudió en Múnich y Berlín y se doctoró en física a los veintiún años, aunque un maestro le había recomendado no hacerlo porque supuestamente en ese campo ya no quedaba nada por descubrir. Sin embargo, dos décadas después, Planck presentó ante la Sociedad Alemana de Física una teoría que inauguraría una nueva rama: la mecánica cuántica.
Aquel 14 de diciembre de 1900, Planck reveló cómo funciona el mundo microscópico, es decir, las partículas que componen la materia, dando paso a la física moderna. Con su teoría cuántica descubrió que la energía no es un continuo, sino que puede dividirse en pequeñas unidades a las que denominó “cuantos”, del latín quantum, que significa ‘cantidad’. Esto abrió un campo de posibilidades para estudiar las partículas y sus interacciones, ya que hcasta entonces la física tradicional analizaba el mundo macroscópico, es decir, lo que el ojo humano puede ver. Por su descubrimiento, Planck recibió el Premio Nobel de Física en 1918.
Una ecuación que explica el cómo, pero no el porqué
Planck no habría conseguido formular su teoría cuántica sin el trabajo de varios físicos que llevaban años estudiando el mundo microscópico. A finales del siglo XIX, Gustav Kirchhoff, Josef Stefan o Ludwig Boltzmann sabían que los objetos emiten radiación, pero querían saber cómo y por qué esta varía en función de la temperatura y el tamaño. Para ello, los tres físicos realizaron experimentos en los que utilizaban el modelo ideal del cuerpo negro, un objeto que debería absorber toda la energía y radiación incidente sobre él. Estos ensayos les sirvieron para avanzar en el estudio de la radiación de los cuerpos, pero no terminaron de darles respuestas convincentes… Hasta que llegó Planck.
Planck estudió las ecuaciones de Kirchhoff, Stefan y Boltzmann para encontrar el elemento matemático que fallaba, hasta que dio con él de una forma poco convencional. No realizó sus propios experimentos para formular ecuaciones nuevas, sino que alteró las de ellos con cálculos propios hasta dar con la correcta. De esta manera, Planck supo cómo funcionaba la radiación de los cuerpos, pero no por qué era así. De hecho, al principio ni siquiera creyó su propia teoría, ya que las leyes de la física clásica no podían explicarla. Es más, un siglo después, los físicos aún buscan la “teoría de la gran unificación”, una explicación que logre encajar los presupuestos de la física clásica con los de la cuántica.
De la física moderna a la carrera por la tecnología cuántica
Aunque a Planck le costó creer su teoría, otros físicos sí lo hicieron. Albert Einstein, sin ir más lejos, ganó el Premio Nobel de Física de 1921 por su explicación del efecto fotoeléctrico de 1905, que no hubiera sido posible sin la teoría cuántica de Planck. Desde entonces, sus ideas se popularizaron y la mecánica cuántica empezó a integrarse en la ciencia y la sociedad hasta el punto de que el mundo actual depende en gran medida de ella. Sin física cuántica no habría GPS, ordenadores o móviles, entre muchos otros avances. Por esta razón, las grandes potencias mundiales ahora están apostando por desarrollar la computación cuántica.
Esta tecnología permitirá crear ordenadores que procesen la información mucho más rápido, por lo que será clave en sectores como el farmacéutico, con el desarrollo más eficaz de medicamentos, o para impulsar sistemas de comunicaciones a prueba de hackers, que no enviarían la información a través de un espacio físico. Desarrollar la computación cuántica se ha vuelto así clave para la seguridad nacional, lo que ha desatado una competición entre Estados Unidos, China, Japón y la Unión Europea por liderarla.
China, por ejemplo, ya tiene un satélite cuántico en órbita que le permite pasar información confidencial a sus estaciones espaciales sin que otros países puedan descifrarla. Además, la carrera también se da en el sector privado, donde empresas como Google, IBM o la china Alibaba compiten por dominar la tecnología cuántica en colaboración con sus países. Ambos frentes plantean a su vez desafíos en el espionaje, pues los ordenadores cuánticos harán indescifrables los secretos de los Estados, o a la seguridad de las comunicaciones actuales, ya que la tecnología cuántica puede llegar a romper sus sistemas de encriptado en minutos.
