El “estrany” i “misteriós” comportament que experimenta la matèria en el seu trànsit a través dels diferents tipus d'escales

Per Joaquín Cantó Soler

El poder tractar d'observar a simple vista un xicotet i diminut protozou en una quantitat ínfima d'aigua d'una tolla o estany de la mateixa manera que una simple gota de sang. Per a pretendre saber la composició de totes dues gotes, resultaria totalment inimaginable per a l'ull humà, des d'un punt de vista qualitatiu i quantitatiu, per la gran quantitat i diversitat de components que integren totes dues gotes. Per a això, l'home va inventar diferents tipus d'instruments amb l'objectiu de tractar d'augmentar la grandària, observar i estudiar millor el seu comportament (lupes binoculars, microscopis òptics i electrònics, entre altres), etc.

A groso modo i servisca com a exemple il·lustratiu (sense prendre-ho al peu de la lletra), la següent situació. Imaginen-se per un breu moment que observem un bell, inofensiu i inapreciable insecte a simple vista. Potser, i de forma totalment innocent, pensem que tan sols té quatre extremitats o cinc (“aneguetes”) Però, si aqueix mateix i inofensiu insecte ho observem a través d'una simple lupa binocular, podrem apreciar que té sis aneguetes (tres parells) i no quatre o cinc, com inicialment pensàvem de manera errònia. Hui dia sabem que tots els insectes tenen tres parells d'extremitats o “potes”. Però, els convide a deixar-se portar per la imaginació un pas més a través de les diferents escales de mesura i continuen imaginant un pas més. Pensen per un breu i fugaç espai en el temps que en observar de nou al nostre xicotet “amiguet” a nivell molecular, apareguera el mateix, sense cap extremitat o amb milers d'elles totalment independents o solapades de manera simultània (al mateix temps) i en aqueix precís moment. Tan sols hem fet un simple canvi d'escala en la grandària de l'objecte a observar. És a dir, de l'ull humà a un instrument òptic, el qual ens ha donat l'oportunitat d'augmentar la imatge del mateix insecte a una major escala i d'ací podríem passar a una escala molecular o subatòmica (és a dir el mateix procés però al revés). En definitiva, i com a resum d'aquest xicotet experiment mental, és cert que aquest inofensiu experiment ens ha permés buidar dubtes en una escala macroscòpica. Però, tal vegada si sabérem “a posteriori” el que ha ocorregut a una escala megamicroscópica, ens portaria a pensar que es tracte tal vegada de màgia, bruixeria, ciència-ficció o un miracle.

Res més lluny de la realitat. És Física quàntica. És Física moderna i no Física clàssica. En mecànica quàntica, l'atzar no és només un fenomen aparent i casual. És una realitat palpable, palesa i permanent a diferència de la Física clàssica o Newtoniana.

En el món de les partícules elementals (partícula fonamental de la matèria que no pot dividir-se en altres més xicotetes) i per tant a una microscòpica escala, aquest tipus de comportaments que ocorren a nivell macroscòpic no tenen “aparentment” cap mena de relació i serien com dues rectes que es creuen en l'espai infinit (abstracció matemàtica), però mai arriben a tallar-se o transcorren a través de camins completament paral·lels. Actualment, aquest curiós comportament és objecte d'estudi per multitud de laboratoris d'investigació i universitats de llarg a llarg d'aquest món. Són molts (reitere) els diferents grups d'investigació en física teòrica i especialistes en mecànica quàntica que estan tractant de dilucidar aquest “estrany” comportament que té lloc a nivell microscòpic i a escales “megananométricas” i no a nivell macroscòpic i per tant visible a l'ull humà.

Des del meu humil punt de vista, he d'aclarir, d'entrada i abans de res, que no soc físic teòric i per tant manque de formació en els principis bàsics que regeixen la física quàntica.

No obstant això, pense honestament i si m'ho permeten que no importa indagar en el perquè d'aquest “estrany” i “capritxós” comportament que té la matèria que forma aquest “infinit” i bell Univers del qual formem part tots/as. Per què no intentem aprofitar-nos d'aquesta mena de comportament tan singular que presenten els components de la matèria en la mesura de les nostres possibilitats, sense més, per a continuar progressant en aquest bell i meravellós viatge d'aventura, misteri, intriga i exploració en pro de la Investigació bàsica i per tant l'aplicada??

La física quàntica canviarà les nostres vides amb la mateixa certesa del qual confia en el retorn de les estacions.

Un dels tresors més grans que existeixen en el nostre planeta és sens dubte la informació. Aquesta implica avantatges sobre l'adversari o competidor, millor capacitat de resolució davant una adversitat i en definitiva poder. Ha d'estar en lloc segur i amb pany i clau, per a no ser pertorbada, alterada o robada per uns certs “elements indesitjables”. Actualment podem establir comunicacions segures entre un emissor (A) i un receptor (B) a una distància en mitjana d'uns 400 Km, no més.

En l'era de les noves tecnologies, on a través d'Internet, “Sant Google” envaeix les nostres vides, la seguretat és un bé extremadament preuat i cobejat a parts iguals. Ha de ser segura i fiable. Actualment existeixen múltiples i variats sistemes a través de sofisticats mecanismes i algorismes matemàtics cada vegada més segurs, però no infal·libles, per a evitar ser interceptades les comunicacions entre un emissor i un receptor. No existeix informació digital segura al 100% en aquests moments, repetisc. Però, i si algú inventara una manera de transmetre la informació d'una manera totalment segura, a prova de qualsevol hacker?

És ací, precisament en resposta a aquesta interessant i simple qüestió, on juga un paper primordial la mecànica quàntica. Importa poc on passarem els últims dies de les nostres vides. La revolució quàntica cridarà de manera immutable, com les estreles que poblen el firmament, les nostres portes. És qüestió de temps i no precisament massa. Existeixen una sèrie de principis/ afirmacions (són com una espècie de “lleis” que no es poden demostrar que són certes, però tampoc falses i que malgrat això funcionen en la nostra via làctia, on està situat el sistema solar). Són principis fonamentals en mecànica quàntica, com existeixen en altres branques del saber. Així doncs, en un món quàntic, per exemple, una partícula pot estar en dos estats simultàniament mentre ningú l'observa, però, si algú intenta detectar-la, es decantarà per un dels dos. És el que es coneix com a superposició quàntica. De la mateixa manera existeixen els anomenats estats quàntics (és l'estat que en un moment determinat presenta una partícula que forma part d'un sistema físic). Aquests dos conceptes són fonamentals i d'una importància transcendental en temes de ciberseguretat basada a encriptar (emissor) dades i poder desencriptar-los (receptor) de manera fiable i, per tant, la base de les comunicacions segures i reeixides en un futur no gaire llunyà, com ja he esmentat anteriorment. De nou una vegada més, i pregue que disculpen per la meua insistència, com ja vaig dir en l'article del passat dissabte 31 de juliol, el tractar d'explicar en profunditat aquests complexos conceptes a través d'expressions matemàtiques, no és l'objectiu primordial d'un article de difusió cientificotécnica. A més de reconéixer de manera humil i personal que manque totalment de la formació acadèmica en fisicamatemática per a això, i faltaria a la veritat si pretengueres fer-ho. Ni tan sols, autoritats mundials en la matèria aconsegueixen entendre en profunditat aquest “singular i estrany” comportament que té la matèria. Resulta extremadament difícil i tremendament complex compatibilitzar les comunicacions clàssiques amb les quàntiques. La veritat és que la seguretat de les connexions és vital per a poder usar la tecnologia que ve. Parlar de bits quàntics és parlar d'un futur immediat i aquests estan molt a la vora. Només falta traslladar aqueixes tecnologies quàntiques del laboratori i aplicar-les al món real. Tan sols un únic senyal clàssic de fibra òptica conté aproximadament uns 100 milions de fotons, mentre que un senyal quàntic està codificada per un únic fotó. El predir quan la computació quàntica serà una realitat, provocarà sense por de dubtes un canvi total de paradigma.

S'acaba l'era dels bits (dígit binari que es representa per dos valors 0 i 1). Comença la dels qubits (unitat mínima d'informació quàntica que a part dels estats 0 i 1, posseeix altres estats intermedis, solapats i de manera simultània).