La mecánica cuántica puede transformar la vida, pero ¿a qué costo?

Los transistores con los que funcionan los teléfonos inteligentes, las computadoras, los televisores, las lavadoras, los microondas, los equipos médicos y muchos otros dispositivos electrónicos no existirían sin la mecánica cuántica. La mecánica cuántica puede provocar cambios en el ácido desoxirribonucleico (ADN), conocidos como mutaciones, aumentando las probabilidades de cáncer. Cuando la inteligencia artificial (IA) y la computación cuántica se combinan, los posibles impactos en modelado financiero, ciberseguridad, desarrollo de fármacos, clima, ciencia de los materiales, entre muchos otros campos, son prácticamente ilimitados.

“La mecánica cuántica tiene el potencial de transformar la economía, la salud, la vida de la gente”, aseguró el doctor Vladimiro Mujica, profesor titular de la Escuela de Ciencias Moleculares de la Universidad Estatal de Arizona.

Dr. Vladimiro Mujica

Para celebrar el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas (IYQ 2025) y el centenario de la mecánica cuántica, la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales de Venezuela (ACFIMAN) organizó el seminario “Ciencia y tecnología cuántica: un siglo después de la revolución física”. Durante la ponencia, el químico egresado de la Universidad Central de Venezuela (UCV) compartió algunos de los momentos más trascendentales en la historia de la mecánica cuántica y llamó a la reflexión sobre los alcances de su aplicación en tiempos de IA.

Catástrofe ultravioleta

El doctor Mujica aclaró que la física cuántica ⎼campo científico que estudia la materia y la energía a escala atómica o subatómica⎼ es anterior a la mecánica cuántica ⎼conjunto de reglas que proporcionan el marco matemático para entender lo cuántico. La física cuántica surgió en el año 1900 cuando el físico alemán Max Planck introdujo el concepto de “cuanto” (del latín quantum, que significa “cantidad o unidad más pequeña de algo, especialmente energía”, según el Diccionario Cambridge), y descubrió una fórmula que resolvía el enigma de la “radiación del cuerpo negro” y la llamada “catástrofe ultravioleta”, un problema que la física arrastraba desde el siglo XIX.

Un cuerpo negro es un objeto teórico perfecto capaz de absorber toda la energía electromagnética que incide sobre él. De acuerdo con las predicciones clásicas, la emisión de energía debía ser infinita en longitudes de onda ultravioleta (más corta que la de la luz visible). “Visto así, cualquier instrumento que funcionara como un cuerpo negro (por ejemplo, una plancha doméstica bajo ciertas condiciones), podía ser letal porque la radiación nunca se detenía”, indicó el venezolano radicado en Estados Unidos y ganador del Premio Fundación Empresas Polar «Lorenzo Mendoza Fleury».

Aunque la solución matemática de Planck derrumbó la idea de que la energía se emitía de forma continua (proponiendo que lo hacía en unidades discretas o “cuantos”), su hipótesis “revolucionaria” y “casi milagrosa” del porqué de este fenómeno no era correcta, “pero él no lo sabía”, precisó el experto. La radiación del cuerpo negro no depende de partículas oscilantes presentes en la materia, como pensaba Planck. “La explicación correcta ⎼aseguró el investigador en el seminario de la ACFIMAN⎼ es que la radiación del cuerpo negro actúa como un gas de fotones, es decir, es independiente de la materia y dependiente de los fotones”. Los fotones son partículas portadoras de todas las formas de radiación electromagnética, como los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible, entre otras, y la energía que absorben o emiten está cuantizada.

De la física a la mecánica cuántica

El viaje en retrospectiva ofrecido por el miembro de la Academia de Ciencias de América Latina (ACAL) incluyó otros importantes hallazgos y misteriosos conceptos para la época, como el magnetismo de la materia, la estabilidad de las moléculas, el modelo atómico de Bohr y el spín del electrón.

Todo cambió el 29 de julio de 1925, fecha oficial del nacimiento de la mecánica cuántica. Ese día, el también físico alemán Werner Heisenberg publicó su artículo “Sobre la reinterpretación teórico-cuántica de las relaciones cinemáticas y mecánicas”, que marcaría el inicio de la era moderna. Heisenberg fue el primero en articular un marco matemático de la mecánica cuántica, basándose ya no en el movimiento de los electrones, sino en magnitudes físicas observables, como la frecuencia y la intensidad de la luz de los átomos. Su nuevo método le valió el Premio Nobel de Física en 1932.

Biología cuántica

Son numerosos los avances logrados, dentro y fuera de la física, desde que Heisenberg irrumpió en escena. Tal es el caso de la biología cuántica, disciplina que utiliza los principios de la mecánica cuántica para entender procesos biológicos a escala molecular como la fotosíntesis, la catálisis enzimática, la migración de las aves o el olfato. “Las moléculas biológicas siguen las reglas de la mecánica cuántica, lo que significa que las mutaciones espontáneas ⎼responsables de las alteraciones genéticas del ADN causantes de algunos tipos de cáncer⎼ están controladas por la mecánica cuántica. Las empresas se están tomando muy en serio el tema de la biología cuántica, al punto de financiar proyectos de investigación”, señaló el exintegrante de la Junta Directiva del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (Conicit) y expresidente de la Comisión Nacional de Investigaciones Petroleras.

Equidad e inclusión

En la declaración del Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas, la Unesco reconoció “la creciente brecha entre el Norte y el Sur global en la investigación y la innovación cuánticas”, por lo que el organismo de Naciones Unidas reafirmó “su compromiso de promover la equidad en este campo transformador (…), cultivando así las habilidades esenciales para un futuro más inclusivo y sostenible”.

El doctor Mujica cree que la alusión a la desigualdad del planeta, “que es mayúscula”, denota tanto el enorme entusiasmo que hay con respecto a la IA como “su potencial destructivo”. La IA, entendida como sistemas adaptativos de autoaprendizaje construidos a partir de data, hardware y conectividad, “permite que máquinas simulen aspectos de la inteligencia humana tales como la percepción, la solución de problemas, la interacción lingüística y hasta la creatividad”, pero también genera “grandes problemáticas”, dice la Unesco.

En esa dirección apuntó el doctor Antonio Machado, Individuo de Número (Sillón III) de la ACFIMAN. “Estoy preocupado por la aplicación de estos métodos biológicos en el campo médico. Confío en que todas las investigaciones tengan un marco limitante de moral y ética”, comentó.

IA y computación cuántica

Por su parte, el doctor Benjamín Scharifker, Individuo de Número (Sillón XIV) de la ACFIMAN, planteó el paradigma que representa la computación cuántica, tecnología que utiliza los principios de la mecánica cuántica para procesar información y resolver problemas complejos de forma exponencialmente más rápida que las computadoras clásicas. A diferencia de la computación clásica ⎼donde la información se almacena en bits (1 o 0)⎼, en la computación cuántica la información puede almacenarse en cúbits, es decir, en un 1, un 0 o en una combinación de ambos. “Algunos estiman que las tecnologías de información y comunicación y otras tecnologías basadas en la mecánica cuántica han contribuido con el 70 % del Producto Interior Bruto (PIB) del mundo. El planeta es como es gracias a la mecánica cuántica”, puntualizó el doctor Scharifker.

Según IQM Quantum Computers ⎼startup finlandesa que desarrolla y comercializa computadoras cuánticas⎼, la relación entre la IA y la computación cuántica es verdaderamente simbiótica. Mientras la IA ayuda a que los sistemas cuánticos sean más fiables, reduciendo errores y optimizando el rendimiento, la computación cuántica puede potenciar la IA, “ofreciendo nuevas formas de entrenar modelos, optimizar algoritmos y abordar problemas complejos que están fuera del alcance de las computadoras actuales”.

Con este panorama a cuestas, ¿tiene sentido tomar decisiones drásticas, como prohibir la IA generativa en las aulas de clase, algo que han querido hacer algunas universidades? Para el doctor Mujica, “no es una opción”, pero es una conversación que debe entablarse. “No puede ser un debate del mundo científico solamente. Debemos llevar esta discusión a nuestros estudiantes y al resto de la sociedad”.

Con “Ciencia y tecnología cuántica: un siglo después de la revolución física”, la ACFIMAN cerró por este año su ciclo de seminarios bimestrales, liderado por la doctora Liliana López en calidad de presidenta de la corporación. La iniciativa continuará en 2026.