“Crec que puc afirmar amb certesa que ningú no entén realment la mecànica quàntica”, va dir el físic Premi Nobel Richard Feynman. I la llosa que aquesta disciplina és massa complexa, contraintuïtiva, misteriosa, gairebé mística, perviu avui dia. L'estudi del comportament de la matèria i l'energia al món microscòpic –àtoms, electrons i fotons– celebra enguany el seu centenari, i l'ONU ha declarat el 2025 com l'any internacional de la ciència i la tecnologia quàntica. No hi ha dubtes que ha capgirat la manera com s'entén la recerca, el món i la geopolítica, però fins fa vint anys encara hi havia reticències i incomprensió vers la física quàntica dins de la mateixa comunitat científica.

Que Alba Cervera (Barcelona, 1991) decidís estudiar física té molt a veure amb Star Trek i Isaac Asimov. Al seu pare li agradava molt la ciència-ficció i li va inculcar aquesta passió. Cervera es delia per tot el que estigués relacionat amb l’espai i va decidir que volia ser astrofísica. Tanmateix, quan estudiava el grau de física a la Universitat de Barcelona va descobrir la informació quàntica i s’hi va bolcar de ple. I avui és una de les veus científiques més reconegudes en aquest àmbit.

La física quàntica, sovint percebuda com una teoria abstracta i allunyada del dia a dia, ha estat una de les forces més transformadores del món contemporani. Des de principis del segle XX, aquesta disciplina ha canviat la manera com entenem la realitat i ha fet possibles avenços com els ordinadors, internet o els telèfons mòbils. Ara, quan la seva aplicació s’estén a camps com la intel·ligència artificial o les comunicacions segures, la quàntica torna a situar-se al centre del debat científic i social.

La primera vegada que Pol Forn-Díaz va sentir a parlar d’informació quàntica va ser en un curs d’estiu al bell mig del Pirineu aragonès. No feia gaire que havia acabat la carrera i es va quedar totalment fascinat en sentir Antonio Acín, un físic teòric de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), parlant d'informació quàntica. Poc després, en encetar el doctorat als Països Baixos, va conèixer grups de recerca que aplicaven la superconductivitat, un altre tema que li interessava, per a informació quàntica. Va ser una revelació que el va empènyer a fer “un salt al buit” i a llançar-se a investigar en aquest àmbit totalment nou.

No podia ser l’any de la quàntica sense que el premi Nobel de física anés també destinat al progrés realitzat en aquest camp de la física durant els darrers cent anys. D’aquesta manera, l’Acadèmia Sueca de les Ciències ha concedit el guardó a John Clarke, Michel H. Devoret i John M. Martinis, de la Universitat de Califòrnia, pel descobriment de l’efecte de túnel quàntic macroscòpic i la quantització de l’energia en un circuit elèctric. “És fantàstic poder celebrar que la mecànica quàntica ha donat moltes sorpreses durant els seus cent anys de vida i és la base de la nostra tecnologia”, ha destacat Olle Eriksson, membre del Comitè del Premi Nobel de Física.

Tot necessita una història. És com els humans entenem i expliquem el món. I les millors històries són sempre les dels orígens. Primer no hi ha res i després hi ha alguna cosa. Passa amb els superherois, amb els grups de música i, sí, també amb les teories científiques. El problema és que rastrejar l’origen exacte d’una teoria per identificar-lo en forma de punt a l’espai-temps és una activitat que conté una bona dosi d’innocència i un altra d’arbitrarietat. És aquí on entra en joc el poder de les històries. La qualitat d’una història és l’àrbitre que pot decidir, sense cap tipus d’innocència, l’instant en què neix una teoria.

El desenvolupament de la mecànica quàntica que va començar amb la troballa del físic alemany Werner Heisenberg a l’illa de Helgoland ha permès entendre el funcionament de la matèria a escales microscòpiques amb un grau de precisió i detall inaudit. I, com passa sempre, amb la comprensió venen les aplicacions. Segur que mentre passejava encaboriat pels penya-segats d’aquella illa remota, Heisenberg no pensava en les aplicacions de la seva recerca. L’empenyien la curiositat pura d’entendre la natura al seu nivell més fonamental, el repte intel·lectual que això suposava i, molt probablement, la fiblada a l’ego que representava la possibilitat de resoldre un trencaclosques que feia anar de corcoll el mateix Einstein. Però el que Heisenberg va descobrir en aquella illa, i que molta altra gent va contribuir a engrandir, va canviar el món. I ho va fer perquè contenia la llavor de tres tipus d’idees: les científiques, que expliquen com funciona la natura; les tecnològiques, que manipulen la matèria per obtenir-ne un benefici pràctic; i les socials, que redibuixen l’organització de la societat.

El menjador de l’Hotel Métropole de Brussel·les desprenia l’aroma habitual de cafè dels matins. Les ments més brillants de principis del segle XX s’aplegaven al voltant de les taules, endinsats en converses intenses i profundes, comentant i rebatent les presentacions que s’havien impartit el dia anterior durant la darrera sessió de la cinquena conferència Solvay. Aquesta sèrie de trobades entre científics eminents va ser impulsada pel químic belga Ernest Solvay, i estaven dedicades, des de l'any 1911, a aprofundir en els problemes més complexos de la física i la química.

Sensors ultraprecisos, comunicacions més segures, ordinadors més ràpids i potents. Són tan sols uns quants exemples de tecnologies quàntiques, una àrea de desenvolupament tecnològic que està avançant amb força els darrers anys i que està cridada a tenir un impacte molt disruptiu en les pròximes dècades. Fins i tot, ja hi ha algunes aplicacions en expansió comercial, com els sistemes criptogràfics i els primers ordinadors quàntics.

L’oficina d’Anna Fontcuberta i Morral encara fa olor de nou. Comenta que fa poc que s’hi ha instal·lat i que encara ha d’arribar part del mobiliari. I és que encara no fa ni tres mesos que la física catalana va arribar al lloc més alt de la direcció de l’Escola Politècnica de Lausana, més coneguda per les seves sigles EPFL, una de les universitats tècniques més importants del món.

L'Institut de Ciències Fotòniques (Icfo) lidera l’estratègia quàntica a Catalunya des de fa més de 20 anys, treballant estretament amb universitats, centres de recerca i start-ups per avançar els límits del coneixement mitjançant eines fotòniques i altres tecnologies com la dels materials, la química, la biologia i la medicina. L'Icfo ha presentat aquest dilluns un ordinador quàntic únic al món, anomenat Quione, que és capaç de detectar àtoms individuals de gasos quàntics d'estronci. L'ARA entrevista el seu director, Lluís Torner, que encara la recta final al capdavant de la institució.

Hi ha problemes de física que els superordinadors actuals no poden resoldre. Són incògnites sobre aplicacions reals, del dia a dia, que encara no som capaços d'entendre, com, per exemple, per què hi ha materials que són superconductors d'alta temperatura, útils per fer ressonàncies magnètiques i línies de tren d'alta velocitat. Les seves aplicacions són múltiples, però avui encara es desconeix què fa que alguns elements puguin suportar altes temperatures i d'altres no. Per desentrellar-ho són necessàries tècniques de detecció d'alta precisió que permetin aprofundir en les propietats microscòpiques dels materials i, ara, l'ecosistema de recerca català incorpora un nou jugador: el Quione, el primer simulador quàntic analògic del món capaç de detectar àtoms individuals de gasos quàntics d'estronci (Sr a la taula periòdica o de Mendeléiev). Creat per l'equip de l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) que dirigeix la investigadora Leticia Tarruell, Quione és una eina "sense precedents globals" que servirà per millorar el coneixement de propietats de materials quàntics complexos.

"No he sigut mai fan del multivers. És hora d’un nou llibre". Aquest és l’encàrrec que, a manera d’última voluntat científica, feia el cosmòleg Stephen Hawking al seu col·laborador Thomas Hertog poques setmanes abans de morir. Des que va publicar el bestseller Breu història del temps el 1988 –10 milions d’exemplars venuts en 20 anys–, "havia canviat d’opinió", assegura Hertog, que va acceptar el repte.

Una nanoesfera de vidre atrapada amb un làser i refredada fins a gairebé 273 graus sota zero. Aquest és un dels objectes de recerca d’Oriol Romero-Isart, l'expert en òptica quàntica que a partir del setembre serà el nou director de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), en substitució del seu fundador i director fins ara, Lluís Torner. La idea és que aquest trosset de vidre format per més de mil milions d’àtoms assoleixi els comportaments quàntics característics de les partícules elementals i els àtoms.

Richard Feynman va ser un físic teòric nord-americà guanyador del premi Nobel, conegut pel seu treball en mecànica quàntica i per la seva capacitat única d'explicar la ciència de manera accessible. En una de les seves famoses classes (n’hi ha prou amb buscar a YouTube "Feynman's lectures"), va començar amb una frase sorprenent, que de seguida va provocar el riure dels estudiants: “Crec que puc dir amb seguretat que ningú entén la mecànica quàntica”.

Sembla un pas banal però en realitat no ho és gens. Ans al contrari. Parlant d’encriptació quàntica, més aviat s’hauria de considerar una fita tecnològica de primer ordre. Quan es vol enviar un missatge encriptat, el que menys interessa ara mateix, per més rellevant o important que sigui, no és tant el missatge com el codi emprat per encriptar-lo, és a dir, per dificultar-ne la lectura. I, és clar, el codi que cal per llegir-lo correctament. Els hackers tecnològics, els pirates informàtics, és justament això el que busquen per accedir al contingut del missatge.

Quan el juny del 1925 el físic alemany Werner Heisenberg es va retirar a la diminuta illa de Helgoland per guarir-se d’una rinitis al·lèrgica, no devia pensar que gairebé cent anys més tard els diaris generalistes parlarien d’ell. Però allà, mentre passejava insomne pels penya-segats rogencs amb el Divan occidental-oriental de Goethe sota el braç, en una mena d’epifania o èxtasi romàntic, va resoldre un problema que no el deixava dormir des de feia mesos i va bastir els fonaments de la física quàntica actual.

En un experiment que toca la majoria de misteris de la física moderna, un grup d'investigadors han anunciat aquest dimecres que han simulat un parell de forats negres en un ordinador quàntic i han enviat un missatge entre ells a través d'una drecera en l'espai-temps anomenada forat de cuc. Els físics han descrit la fita com un altre petit pas en l'esforç per entendre la relació entre la gravetat, que dona forma a l'univers, i la mecànica quàntica, que governa el regne subatòmic de les partícules.

La disputa mediàtica actual entre Google i IBM és sobre qui va al capdavant del que es coneix com a supremacia quàntica o, dit d’una altra manera, sobre qui serà el primer a disposar d’un ordinador quàntic d’altes capacitats. A banda de la posició de lideratge mundial, el que busquen els dos gegants tecnològics és encapçalar un sector emergent, el de les tecnologies quàntiques, que es preveu estratègic en un futur que és a tocar. Barcelona, a través de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) ocupa en aquesta cursa una bona posició. Dels 20 grans projectes aprovats per la Comissió Europea en aquest àmbit per un valor global de 1.000 milions d’euros, l’ICFO en lidera tres i participa en quatre més.