Mientras en el mundo cotidiano los objetos se rigen por trayectorias definidas y reglas previsibles, en el ámbito de la física cuántica el panorama es muy distinto. Partículas que existen en varios estados a la vez, interacciones que desafían la lógica clásica y fenómenos imposibles de observar a simple vista conforman este universo, donde comprender el entorno es uno de los mayores retos científicos.
En este escenario, un equipo del CONICET dio un paso innovador al desarrollar una técnica capaz de detectar con precisión señales extremadamente débiles en sistemas cuánticos complejos. El avance fue publicado en la revista científica PRX Quantum y se considera prometedor tanto en investigación básica como en aplicaciones tecnológicas.
El trabajo fue liderado por investigadores del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN, CONICET-CNEA), quienes lograron transformar cambios sutiles en señales medibles gracias al uso de sensores cuánticos: átomos sensibles que funcionan como una suerte de micrófonos a escala subatómica.
Sensores cuánticos que “escuchan” el entorno
La técnica consiste en utilizar espines cuánticos, una propiedad fundamental de las partículas subatómicas, como sensores capaces de captar variaciones del entorno que, de otro modo, pasarían completamente desapercibidas. Estas señales se asemejan al “ruido cuántico”, un fenómeno inherente a los sistemas de esta escala, pero que hasta ahora era extremadamente difícil de caracterizar en tiempo real.
Según Gonzalo Álvarez, uno de los autores principales del trabajo, este avance podría tener múltiples aplicaciones. Por un lado, permitiría detectar cómo reaccionan las moléculas dentro de las células en tiempo real, abriendo posibilidades para el diagnóstico biomolecular y el diseño de fármacos personalizados. Por otro, también serviría para mejorar la estabilidad de las computadoras cuánticas, que actualmente enfrentan serios desafíos frente a la inestabilidad provocada por su propio entorno.
Además, la técnica podría utilizarse para estudiar fenómenos como el caos cuántico o la ruptura de la simetría temporal, procesos que hasta ahora sólo se analizaban en condiciones de laboratorio muy controladas.
Del laboratorio a la biomedicina y la computación
Los investigadores destacan que el nuevo método tiene el potencial de trasladarse a escenarios concretos fuera del laboratorio, especialmente en áreas de diagnóstico biomédico. Detectar, por ejemplo, cómo una proteína cambia de forma durante una señal química o cómo se inicia un proceso patológico en una célula, podría permitir abordajes terapéuticos más tempranos y eficaces.
Además, el conocimiento más profundo sobre la dinámica de los entornos cuánticos permitiría diseñar algoritmos de corrección de errores más eficaces para las computadoras cuánticas, acercando su aplicación práctica a la realidad. “Detectar estos cambios en tiempo real podría ayudar a desarrollar mejores diagnósticos o medicamentos que se ajusten con precisión a los procesos reales del cuerpo”, explicó Álvarez.
Nuevas preguntas para la física cuántica
Otro aspecto fundamental del trabajo es su aporte al conocimiento de base. La técnica desarrollada permite explorar con mayor profundidad fenómenos todavía poco comprendidos, como el desorden cuántico o la irreversibilidad temporal. En ese sentido, la investigadora Analía Zwick subraya que el método abre la posibilidad de plantear nuevas preguntas sobre la naturaleza del tiempo y la interacción colectiva de las partículas en condiciones complejas.
El equipo planea ahora profundizar en la caracterización de ambientes cuánticos caóticos, explorando cómo distintas formas de simetría rota afectan el comportamiento de los sensores. Esto podría revelar aspectos desconocidos sobre la estructura misma del universo subatómico.
Ciencia argentina con impacto internacional
Uno de los aspectos más destacados del trabajo es su origen: el desarrollo fue íntegramente realizado por científicos argentinos, con colaboración de instituciones internacionales. Desde su base en el INN (CONICET-CNEA), el grupo de investigación ya trabaja con equipos del exterior para adaptar esta técnica a pruebas reales en contextos biomédicos.
El objetivo es claro: llevar el conocimiento desde el laboratorio hacia aplicaciones concretas que puedan tener un impacto global. “Desde aquí, podemos generar soluciones originales para desafíos internacionales”, afirmó Zwick.
[Fuente: CONICET]
