Ver "bailar" a los electrones: cómo usaremos los sensores cuánticos para encontrar nuevos materiales

En todas las investigaciones, la precisión manda. Cuanto mejor podamos medir algo, más y mejores resultados vamos a obtener. Y hemos llegado a un punto en el que los sensores que utilizamos para hacer estas mediciones ya no dan más de si, por lo que hay que buscar nuevas técnicas para poder atinar lo suficiente como para tener que buscar prefijos para nuevos órdenes de magnitud de medidas que sean extraordinariamente pequeñas. ¿Cómo se está haciendo eso? Pues entrando en el reino cuántico, nada menos.

Todos sabemos, más o menos, definir un sensor. Se trata de un dispositivo o componente integrado en un dispositivo capaz de detectar variaciones en ciertas condiciones de su entorno. Un termómetro es por ejemplo un sensor de temperatura, y otros ejemplos rápidos pueden ser los sensores de presión, de movimiento o de luz. Sólo hace falta pensar en nuestro smartphone y todos sus sensores para darnos cuenta de que los usamos docenas de veces cada día.

Con el tiempo estos sensores han ido ganando precisión: hemos pasado de termómetros de mercurio en los que necesitamos fijarnos bien para obtener una temperatura estimada a termómetros electrónicos capaces de detectar fracciones de grados. Pero durante los últimos años se quiere cruzar una nueva frontera y permitir que las variaciones que sean capaces de detectar estos sensores sean extremadamente pequeñas. Tanto que involucran a los mismos átomos.

Así nos están ayudando (y nos ayudarán) los sensores cuánticos

Aquí es donde entran los llamados sensores cuánticos. Éstos pueden definirse como sensores que se benefician de las propiedades de la mecánica cuántica para poder detectar variaciones de movimiento o en campos electromagnéticos a un nivel atómico. Es decir: detectando cómo se mueven partículas tan pequeñas como los átomos o incluso sus electrones. Eso hace que la precisión respecto a la de los sensores convencionales llegue a multiplicarse por mil.

Un ejemplo de sensor cuántico que podemos nombrar es el reloj atómico con el que se sincronizan millones de dispositivos electrónicos alrededor del mundo: se trata de un reloj que suele utilizar la constante de las 9.192.631.770 veces por segundo que un electrón pasa de un nivel a otro en un átomo de cesio, algo que nunca varía y con lo que un reloj puede basarse para ser extremadamente preciso gracias a sensores que detectan los cambios de esos electrones. De hecho el MIT cree haber mejorado esa precisión con un reloj atómico que se basa en átomos de iterbio en vez de cesio.

Recientemente hemos podido oír más aplicaciones de estos sensores de la mano de Bosch, que ha celebrado su evento Connected World en Berlín. La compañía busca aprovechar esos sensores para poder investigar nuevos tipos de materiales. El objetivo: que esos materiales puedan usarse para fabricar motores de propulsión neutros en carbono y que no requieran la extracción de tierras raras o metales preciosos que tengan un impacto en el medio ambiente.

Para ello Bosch tiene a 30 expertos utilizando la tecnología de sensores cuánticos y una alianza con IBM, empresa que permitirá acceso a sus ordenadores cuánticos. Precisamente esta dependencia de instalaciones en Estados Unidos ha servido de aviso por parte de Bosch: Su CEO, Stefan Hartung, cree que la computación cuántica puede ser un mercado de 7.000 millones de dólares "en los próximos años" y también un puente para que Europa logre más soberanía tecnológica a largo plazo.

Desde Bosch también mencionan otros campos donde los sensores cuánticos buscan dar grandes avances y ya han demostrado ser capaces de ello. Con ellos ya se ha podido medir la velocidad de las señales eléctricas de nuestro cerebro con una precisión de 10 milisegundos, lo que en un futuro puede ayudar a diagnosticar enfermedades como el Alzheimer con más antelación.

Esa precisión también puede ser útil para detectar los impulsos nerviosos de nuestro cuerpo, lo que puede usarse para mejorar el rendimiento de las prótesis o incluso controlar interfaces gráficas con nuestro cerebro. Bosch menciona los visores de realidad virtual como dispositivos donde eso podría encajar.

Imagen | Fly:D