Atardecer de verano. Estoy tumbada en el césped junto al Olympiasee, el lago del parque olímpico de Múnich. Vengo aquí a menudo desde que me mudé a esta ciudad a hacer mi doctorado en computación cuántica. Me resulta fácil evadirme en la solemnidad del parque donde juegan las familias y se celebran festivales, pero es también un cementerio de colinas construidas sobre escombros de la Segunda Guerra Mundial. Escucho de fondo «Imaginations from the Other Side», de Blind Guardian (un disco de power speed metal) mientras termino la lectura de una novela de ficción rara: La Cicatriz, de China Miéville. Ando absorta en la lectura de un pasaje que describe un objeto mágico: la Espada Posible. El misterioso artefacto, según el libro, funciona como una máquina de posibilidad. Al empuñarla, una maestra espadachina puede extraer posibilidades de ataque; cada ataque produce «múltiples desenlaces», «fantasmas de la misma espada». Algunos golpes muy probables son casi reales; otros, casi milagros. Todas las incontables cuasiespadas posibles existen al mismo tiempo y golpean a la vez.
Me fascina la descripción de la espada por la fuerza de su poesía. Además, su mecanismo, aunque suene esotérico, me evoca el tema de mi tesis. La computación cuántica estudia cómo realizar cálculos por ordenador más rápido usando fenómenos microscópicos. Para mí, la Espada Posible es eso: un gran interferómetro cuántico; un dispositivo que crea elegantes y mortíferos patrones de ataque usando la interferencia cuántica.
Un ruido fuerte de explosión y chapoteo captura mi atención. Una niña ha lanzado dos guijarros al lago. Círculos concéntricos emergen en el agua donde las piedras han caído; chocan entre ellos creando bellos patrones de interferencia. «¡Eso es!», exclamo en voz alta. En mi cabeza salta la chispa de un pensamiento que crea una conexión. La Espada Posible es como las ondas del lago: la energía que le da su potencia es la interferencia cuántica, un fenómeno característico de los sistemas microscópicos. «La Espada Posible», pienso, «ejecuta movimientos como ondas que interfieren como las ondas de un lago, salvo que no son ondas de agua, sino de posibilidades: posibles caminos futuros, posibles maniobras de ataque y defensa».
El misterio de los neutrinos
Como la Espada Posible, la interferencia cuántica es misteriosa. Durante cuarenta años confundió a científicos que trabajaban observando neutrinos procedentes del Sol. Los neutrinos son partículas elusivas, sin carga, difíciles de detectar. En los años 60 se diseñaron meticulosos experimentos para observarlos y poder estudiar la composición del núcleo solar. La sorpresa fue que, en todos los experimentos, faltaban entre la mitad y dos tercios de los neutrinos que esperaba encontrar y no se debía a errores de diseño o cálculo: los neutrinos se esfumaban como partículas fantasma.
La ausencia de estos neutrinos se explicó en el siglo xxi gracias a la interferencia cuántica. Debido a una propiedad fundamental de la física cuántica, la dualidad onda-corpúsculo, los neutrinos, a pesar de ser partículas, cuando viajan se propagan como ondas. Al observarlos, medimos su tipo corpuscular, llamado «sabor»: electrónico, muónico o tauónico. Cuando viaja por el vacío, los neutrinos se comportan como una superposición de «ondas de masa», cada una con una frecuencia diferente. Al propagarse estas ondas adquieren un desfase (un adelanto o retraso) según su frecuencia. Los desfases crean interferencias, que pueden modificar el sabor del neutrino. La implicación sorprendente es que un científico terrestre que espera detectar un neutrino electrónico puede no detectarlo si este último transita a un estado muónico o tauónico.
Pompas de jabón
Las oscilaciones de neutrinos pueden parecer mágicas pero son parecidas a otro fenómeno tan cotidiano que podría parecer ordinario si no fuera por su increíble belleza: la aparición de abanicos de colores en la superficie de una pompa de jabón. Estos arcoíris fugaces intrigaron en su día al mismísimo Newton. Nos acompañan a diario también desde vidrios o, como diría alguna amiga andaluza, desde cualquier lámina fina de buen aceite de oliva.
Estos colorines que deleitan los sentidos aparecen por la interferencia de ondas de luz reflejadas en el interior y exterior de estas esféricas láminas de agua: la luz que llega a nuestros ojos después de ser reflejada en el interior de la pompa presenta un desfase respecto a la luz reflejada en el exterior. El desfase crea interferencias constructivas y destructivas, filtrando el color de la onda que nos llega desde cada ángulo. Las pompas de jabón son parecidas al famoso experimento de la doble rendija, que permite mostrar la dualidad onda-corpúsculo de la materia. En este experimento, un haz de partículas microscópicas (por ejemplo, fotones, electrones, en diferentes variaciones) se proyecta sobre una pared con dos rendijas. Detrás de esta pared se coloca un detector para observar qué partículas la cruzan por alguna de las dos ranuras. Cuando ambas están abiertas, un extraño patrón se genera en la pared mostrando interferencias constructivas y destructivas entre los dos haces: la forma de este patrón solo puede explicarse si las partículas cuánticas se comportan como las ondas que aparecen en las aguas del Olympiasee. Los neutrinos son como pompas de jabón. Sus sabores son los colores que vemos en la superficie de la pompa. Sus oscilaciones son las interferencias que crean sus coloridos vórtices.
Ábacos cuánticos
Me fascina la Espada Posible porque su mecanismo es similar a un ordenador cuántico. Ambos son artefactos de gran potencia que fabrican posibilidades si son esgrimidos por una espadachina de igual pericia. Un ordenador cuántico usa la interferencia cuántica para hacer cálculos más veloces. En esta aceleración intervienen tanto el hardware como el software. A menudo se enseña de forma incorrecta que un ordenador cuántico puede ejecutar muchísimos programas en paralelo (una cantidad exponencial) para buscar soluciones a problemas más rápido. Esto es una doble misconcepción. Por un lado, los ordenadores cuánticos, hasta donde sabe la ciencia, no ofrecen ventajas desorbitadas para buscar soluciones a problemas sin estructuras. Por otro ado, la interferencia cuántica, que no se puede entender como un paralelismo, tiene un rol clave en la velocidad de sus cálculos. En un ordenador cuántico, los programas se ejecutan no solo como códigos, sino también como ondas. Como los neutrinos, las ondas que transportan estos programas pueden interferir creando patrones marcados por un programador. Una informática cuántica hábil teje esos patrones para generar interferencias constructivas que amplifiquen los procesos computacionales más útiles. Como una Espada Posible.
Los ordenadores cuánticos no tienen poder ilimitado: no pueden, por ejemplo, hacer búsquedas instantáneas en cualquier base de datos. Sin embargo, al igual que las pompas de jabón, forman patrones geométricos destacando ciertos colores, los ordenadores cuánticos pueden ofrecer ventajas computacionales para encontrar soluciones a problemas con cierta estructura. Una aplicación revolucionaria de los ordenadores cuánticos es usar de forma ingeniosa y sutil la interferencia constructiva para revelar ciertas simetrías, como periodos ocultos, en conjuntos de datos (secuencias que se repiten). Esta utilidad permite resolver puzles de álgebra que son esenciales en criptografía para garantizar a seguridad de nuestras telecomunicaciones en la vida cotidiana. Este potencial para resolver cálculos intensivos de manera eficiente hizo que la computación cuántica saltara a la fama en los años 90.
Cánones enigmáticos
Otra manera de entender la interferencia cuántica nos la ofrece la música mediante el estudio de los cánones: piezas musicales que contienen múltiples repeticiones o imitaciones de la misma voz separadas por un intervalo temporal (de nuevo, un desfase). Un misterioso tipo de cánon son los «cánones enigmáticos» contenidos en la Ofrenda musical, BWV 1079 de Johann Sebastian Bach. Estas piezas musicales se nos ofrecen como puzles: son cánones incompletos donde faltan voces y para interpretarlos debemos encontrar una solución formada por voces coherentes. Una Espada Posible o un ordenador cuántico son artefactos para la resolución de problemas similares a un cánon enigmático: ejecutan múltiples ondas (golpes, programas) como voces de una música coral que se componen, en harmonía y desorden, buscando soluciones coherentes mediante la interferencia constructiva y destructiva.
Una belleza trascendental en la interferencia cuántica
Percibo en la interferencia cuántica una belleza trascendental que incluso me ayuda a mí misma a reconocerme y encontrarme con mi género. Como un fenómeno cuántico, para muchas personas no soy alguien fácil de entender: soy una mujer trans no binaria, genderqueer y género fluida. Como oscilaciones de neutrinos, mi género es plural. No soy una única mujer, sino un colectivo de señoras: una activista, una científica, una madre, una bailarina, una pintora, una urbanita, una extremeña de pueblo, y muchas más. Soy una Espada Posible; soy una y múltiple: una mujer que habita y concilia multiversos que viajan juntos como paquetes de onda.
Cuando hablo de esto muchas personas no me siguen o parecen confusas. Creo que muchas de esas personas me entenderían mejor si pudieran vivir como neutrinos, aunque fuese por un día.
Como en la dualidad onda-corpúsculo, encuentro en la interferencia cuántica una doble ironía. La ironía, por un lado, de que algunos físicos negacionistas del siglo pasado se escandalizaran por las extrañas implicaciones de la teoría cuántica; obviando, al mismo tiempo, maravillas comparables que habitan la realidad humana. La ironía, por otro lado, de que aún haya gente escéptica que se escandalice por la fluidez del género; la gente no es consciente de que cada segundo son atravesadas por trillones de neutrinos, partículas cuya fluidez de género está establecida como una propiedad física fundamental.
