Premio Nobel de Física 2025 a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por demostrar los efectos del mundo cuántico en objetos que se pueden tener en la mano

La Real Academia de las Ciencias de Suecia ha otorgado este martes el Nobel de Física 2025 al británico John Clarke, el francés Michel H. Devoret y el estadounidense John M. Martinis por demostrar que esto no siempre es así. Aunque parezca imposible, algunas de las propiedades del mundo cuántico sí pueden reproducirse en el cotidiano, al menos en objetos que podemos tener en la mano. Los investigadores llevaron a cabo una serie de experimentos que demostraron el 'efecto túnel', la posibilidad de una partícula de atravesar una pared, en un circuito eléctrico, involucrando muchas partículas. Estos avances han servido para desarrollar la próxima generación de tecnología cuántica, incluyendo los sensores y la criptografía cuántica, o los bits de los ordenadores cuánticos de IBM o de Google.

En 1984 y 1985, los investigadores construyeron en la Universidad de California, Berkeley (EE.UU.), un circuito eléctrico con dos superconductores, componentes que pueden conducir corriente sin ninguna resistencia eléctrica. En el circuito, los componentes superconductores estaban separados por una fina capa de material no conductor, una configuración conocida como unión Josephson. Al refinar y medir las diversas propiedades de su circuito, pudieron controlar y explorar los fenómenos que surgían al pasar una corriente a través de él. En conjunto, las partículas cargadas que se movían a través del superconductor formaban un sistema que se comportaba como si fuera una sola partícula que llenaba todo el circuito.

Este sistema macroscópico, similar a una partícula, se encuentra inicialmente en un estado en el que la corriente fluye sin voltaje. El sistema está atrapado en este estado, como tras una barrera infranqueable. Pero en el experimento, el sistema demuestra su carácter cuántico al lograr escapar del estado de voltaje cero mediante un efecto túnel. El cambio de estado del sistema se detecta mediante la aparición de un voltaje.

Los galardonados también pudieron demostrar que el sistema se comporta tal como lo predice la mecánica cuántica: está cuantizado, lo que significa que sólo absorbe o emite cantidades específicas de energía.

«Es maravilloso celebrar cómo la mecánica cuántica, con un siglo de antigüedad, ofrece continuamente nuevas sorpresas. Además, es enormemente útil, ya que la mecánica cuántica es la base de toda la tecnología digital», ha afirmado Olle Eriksson, presidente del Comité Nobel de Física, tras darse a conocer el premio. El galardón coincide con el Año Internacional de la Ciencia y Tecnología Cuánticas declarado por la UNESCO.

Clarke, de 83 años, enseña en la Universidad de Berkeley, en California. Devoret, de 72, es profesor en la Universidad de California Santa Barbara y profesor emérito en la de Yale, además de ser científico jefe de Google Quantum AI. Martinis, nacido en 1958, también está ligado a la Universidad de California Santa Barbara y dirigió el equipo de desarrollo de computación cuántica de Google, el mismo que en 2019 declaró en la revista 'Nature' haber alcanzado la supremacía cuántica (por primera vez, una computadora cuántica superaba a las mejores supercomputadoras clásicas del mundo).

No es la primera vez que la academia sueca premia a investigadores de Google. El pasado año, Demis Hassabis, CEO y cofundador de Google DeepMind, y su director, John Jumper, se llevaron el de Química por el desarrollo de Alphafold, un modelo de inteligencia artificial capaz de predecir las estructuras complejas de las proteínas a una velocidad inaudita. británico Geoffrey E. Hinton

«Ha sido la sorpresa de mi vida. Nunca se me ocurrió que esto (su trabajo de la década de 1980) podría ser la base de un Nobel», ha reconocido Clarke a los periodistas por teléfono al enterarse de la noticia. «Nunca se nos pasó por la cabeza que este descubrimiento tendría un impacto tan significativo», ha añadido, al tiempo que hacía mención al teléfono móvil por el que hablaba. «Una de las razones fundamentales por las que funciona el móvil es gracias a todo este trabajo», ha explicado.

En efecto, los hallazgos de estos investigadores tienen importantes aplicaciones prácticas y son la base de la computación cuántica. «Este es un premio a los ordenadores cuánticos superconductores. Clark, Devoret y Martinis trabajaron en demostrar que no solo la superconductividad necesita de la mecánica cuántica para ser explicada, sino que se pueden ver efectos cuánticos macroscópicos en ella. Y esos experimentos son los fundamentos sobre los que se construyen los cúbits superconductores de hoy en día, los ordenadores que se utilizan en Google, IBM y en otras partes del mundo», afirma Juan José García-Ripoll, investigador titular de Instituto de Física Fundamental (IFF - CSIC) y cofundador de la startup Inspiration-Q para algoritmos cuánticos y software de inspiración cuántica.

«En ese sentido -subraya-, ellos son los padres, entre otros investigadores que no están en este premio, de las tecnologías cuánticas superconductoras, que son muy relevantes para comunicación cuántica, simulación cuántica, pero también para otras aplicaciones en sensórica o metrología (tecnologías cuántica para medir fenómenos físicos con una precisión y sensibilidad sin precedentes)».

«El experimento muestra cómo un pequeño circuito electrónico de unos pocos milímetros, en unas condiciones muy particulares, se puede controlar de manera precisa para mostrar efectos cuánticos a escala grande», resume Artur García, líder del grupo de Tecnologías Cuánticas del Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS). Más allá de la teoría, «se trata de la raíz de la que nace un campo tecnológico completo en el que actualmente los primeros sensores y procesadores cuánticos se desarrollan y ponen en marcha en múltiples laboratorios y empresas del mundo».

Alfredo Levy Yeyati, del Instituto de Física de la Materia Condensada (IFIMAC - Universidad Autónoma de Madrid) colaboró con Devoret cuando éste trabajaba en un grupo especializado en electrónica cuántica en la Comisión Francesa de Energía Atómica y en la Universidad de Yale, por lo que se muestra «muy contento» con el galardón. «En los 70 los Nobel ya premiaron el efecto túnel, pero en aquella ocasión fue para un experimento que mostraba cómo electrones 'tuneleaban' individualmente. En el trabajo de Clarke, Devoret y Martinis no 'tunelea' una partícula, sino millones colectivamente y eso era lo novedoso. Constituye la base de los qubits superconductores actuales», subraya.

Los tres investigadores se repartirán los 11 millones de coronas suecas (alrededor de un millón de euros) con los que está dotado el Nobel.

Los premios de Física se otorgan desde 1901. El del pasado año fue una sorpresa incluso para los propios galardonados. La Academia sueca reconoció al estadounidense John J. Hopfield (Chicago, 1933) y al británico Geoffrey E. Hinton (Londres, 1947) por su trabajo en redes neuronales artificiales, que permiten a las máquinas aprender.

Estos hallazgos pusieron las bases a la creación de ChatGPT y otros modelos de lenguaje que han cambiado el mundo. En esa ocasión, el premio no estuvo exento de polémica, ya que el propio Hinton, cuya empresa compró Google, dejó Silicon Valley el pasado año para advertir de los peligros de la tecnología que ayudó a crear. Ha afirmado numerosas veces que puede llegar el día en el que las máquinas se vuelvan tan inteligentes que seamos incapaces de controlarlas.

La semana de los Nobel comenzó el lunes con el anuncio de galardón de Medicina. Los científicos estadounidenses Mary E. Brunkow y Fred Ramsdell y el japonés Shimon Sakaguchi fueron reconocidos por sus investigaciones sobre cómo funciona el sistema inmunitario sin atacar al propio cuerpo.

Mañana miércoles se anunciará el Nobel de Química; el jueves, el de Literatura; y el viernes, el de la Paz. El de Ciencias Económicas se conocerá el lunes 11.