Física Cuántica

1. Aplicaciones de la Física Cuántica
¿Tiene el mundo cuántico aplicaciones para nuestro ámbito cotidiano? ¿Cómo algo tan
diminuto puede sernos de ayuda? Repasemos la tecnología de almacenaje y procesamiento
de la informática actual. Nos percataremos de que más o menos cada dos años, la
velocidad y la capacidad de almacenamiento de los equipos informáticos se duplica, todo
acompañado de una miniaturización de los microprocesadores y soportes de almacenaje. Si
esta progresión continúa en el futuro, la física cuántica tendrá aún más peso en nuestra
sociedad de la información.
Obleas que contienen chips NAND flash de 30 nanómetros
Pero desde luego la informática sólo sería una parte más del potencial de la física cuántica.
Actualmente disponemos ya de numerosos aparatos que aprovechan conocimientos
cuánticos: las placas solares, que utilizan un fenómeno cuántico denominado efecto
fotoeléctrico, los microscopios de tunelamiento que aplican el efecto tunneling para formar
imágenes en 3 dimensiones de los átomos (los cuales son fundamentales en el campo de la
nanotecnología y la nanociencia), la resonancia magnética que permite aprovechar ciertas
propiedades de los átomos de hidrógeno en presencia de campos magnéticos para obtener
imágenes del interior humano con fines diagnósticos, la tecnología de superconductores
capaces de alcanzar resistencias eléctricas extremadamente bajas (usada en trenes
MAGLEV y en general para la producción de campos magnéticos de alta intensidad), etc…
¿Qué nos depara para el futuro? El futuro de la física cuántica estará ligado a la
computación cuántica (ordenadores capaces de realizar cálculos exponencialmente más
rápidos y con dispositivos de alta densidad de almacenaje), la criptografía y el cifrado de
códigos secretos, la nanotecnología y la mayoría de ámbitos donde se requiera la

2. manipulación y control de átomos y moléculas para múltiples aplicaciones, la producción de
cantidades ingentes de energía a partir de la antimateria y del vacío cuántico, además de
todos los avances asociados para la creación de los mismos.
Pero ¿qué hay para el ser humano? Desde luego nuestro organismo utiliza mecanismos
cuánticos, como la emisión biofotónica coherente y las transmisiones de información
neuronales (utiliza parámetros cuánticos). Recientes investigaciones parecen apuntar a una
transmisión instantánea de información (acorde al principio de no-localidad) entre las
células mediante sus campos biofotónicos. Además el planteamiento de que como
observadores podemos colapsar la función de onda y crear nuestra “realidad”, que somos
energéticos y saber que no existe una realidad independiente de nosotros ‘formamos parte
misma de la realidad cuántica’ tiene serias implicaciones para entender el espacio que nos
rodea de una forma más interactiva.
Es probable que en un futuro no muy lejano, tengamos un amplio conocimiento del mundo
cuántico que no sólo nos facilite nuestra vida más cotidiana sino que nos aporten riqueza a
nuestra personalidad. En última instancia los avances tecnológicos no lo son todo pero
pueden ser importantes catalizadores (como en caso de Internet), a nadie se le escapa que
al ritmo que avanza la ciencia lo que ahora es ciencia ficción se pueda convertir de uso
corriente dentro de unos pocos años.
a física cuántica, también conocida como mecánica ondulatoria, es la rama de la física que
estudia el comportamiento de la materia cuando las dimensiones de ésta son tan
pequeñas, en torno a 1.000 átomos, que empiezan a notarse efectos como la imposibilidad
de conocer con exactitud la posición de una partícula, o su energía, o conocer
simultáneamente su posición y velocidad, sin afectar a la propia partícula (descrito según
el principio de incertidumbre de Heisenberg).
Surgió a lo largo de la primera mitad del siglo XX en respuesta a los problemas que no
podían ser resueltos por medio de la física clásica.
Los dos pilares de esta teoría son:
• Las partículas intercambian energía en múltiplos enteros de una cantidad mínima posible,
denominado quantum (cuanto) de energía.
• La posición de las partículas viene definida por una función que describe la probabilidad
de que dicha partícula se halle en tal posición en ese instante
Ratificación Experimental

3. El tamaño medio de un átomo es de una diez millonésima de milímetro, es decir, un millón
de átomos situados en fila constituirían el grosor de un cabello humano …
El hecho de que la energía se intercambie de forma discreta se puso de relieve por hechos
experimentales, inexplicables con las herramientas de la mecánica clásica, como los
siguientes:
Según la Física Clásica, la energía radiada por un cuerpo negro, objeto que absorbe toda
la energía que incide sobre él, era infinita, lo que era un desastre. Esto lo resolvió Max
Plank mediante la cuantización de la energía, es decir, el cuerpo negro tomaba valores
discretos de energía cuyos paquetes mínimos denominó “quantum”. Este cálculo era,
además, consistente con la ley de Wien (que es un resultado de la termodinámica, y por
ello independiente de los detalles del modelo empleado). Según esta última ley, todo
cuerpo negro irradia con una longitud de onda (energía) que depende de su temperatura.
La dualidad onda corpúsculo, también llamada onda partícula, resolvió una aparente
paradoja, demostrando que la luz y la materia pueden, a la vez, poseer propiedades de
partícula y propiedades ondulatorias. Actualmente se considera que la dualidad onda -
partícula es un "concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias
fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y
viceversa".
Aplicaciones de la Teoría Cuántica
La teleportación de hombres, aunque en un futuro lejano, es una de las aplicaciones más
atractivas de la mecánica cuántica…
El marco de aplicación de la Teoría Cuántica se limita, casi exclusivamente, a los niveles
atómico, subatómico y nuclear, donde resulta totalmente imprescindible. Pero también lo
es en otros ámbitos, como la electrónica (en el diseño de transistores, microprocesadores
y todo tipo de componentes electrónicos), en la física de nuevos materiales,
(semiconductores y superconductores), en la física de altas energías, en el diseño de
instrumentación médica (láseres, tomógrafos, etc.), en la criptografía y la computación

4. cuánticas, y en la Cosmología teórica del Universo temprano.
Un nuevo concepto de información, basado en la naturaleza cuántica de las partículas
elementales, abre posibilidades inéditas al procesamiento de datos. La nueva unidad de
información es el qubit (quantum bit), que representa la superposición de 1 y 0, una
cualidad imposible en el universo clásico que impulsa una criptografía indescifrable,
detectando, a su vez, sin esfuerzo, la presencia de terceros que intentaran adentrarse en
el sistema de transmisión. La otra gran aplicación de este nuevo tipo de información se
concreta en la posibilidad de construir un ordenador cuántico, que necesita de una
tecnología más avanzada que la criptografía, en la que ya se trabaja, por lo que su
desarrollo se prevé para un futuro más lejano.
En la medicina, la teoría cuántica es utilizada en campos tan diversos como la cirugía
láser, o la exploración radiológica. En el primero, son utilizados los sistemas láser, que
aprovechan la cuantificanción energética de los orbitales nucleares para producir luz
monocromática, entre otras característcias. En el segundo, la resonancia magnética
nuclear permite visualizar la forma de de algunos tejidos al ser dirigidos los electrones de
algunas sustancias corporales hacia la fuente del campo magnético en la que se ha
introducido al paciente.
Otra de las aplicaciones de la mecánica cuántica es la que tiene que ver con su propiedad
inherente de la probabilidad. La Teoría Cuántica nos habla de la probabilidad de que un
suceso dado acontezca en un momento determinado, no de cuándo ocurrirá ciertamente el
suceso en cuestión.
Cualquier suceso, por muy irreal que parezca, posee una probabilidad de que suceda,
como el hecho de que al lanzar una pelota contra una pared ésta pueda traspasarla.
Aunque la probabilidad de que esto sucediese sería infinitamente pequeña, podría ocurrir
perfectamente.
La teleportación de los estados cuánticos (qubits) es una de las aplicaciones más
innovadoras de la probabilidad cuántica, si bien parecen existir limitaciones importantes a
lo que se puede conseguir en principio con dichas técnicas. En 2001, un equipo suizo logró
teleportar un fotón una distancia de 2 km, posteriormente, uno austriaco logró hacerlo con
un rayo de luz (conjunto de fotones) a una distancia de 600 m., y lo último ha sido
teleportar un átomo, que ya posee masa, a 5 micras de distancia...