Los sensores cuánticos ya están aquí

La segunda revolución cuántica viene con el desarrollo de tecnologías cuánticas, entre las que se encuentra la de sensores cuánticos, un área en desarrollo creciente. Estos son dispositivos con funciones de detección o medición basados en principios cuánticos. La palabra cuánticos se refiere a la mecánica cuántica, la cual explica el comportamiento y propiedades de las partículas atómicas y subatómicas como electrones y fotones.

(Le puede interesar: Investigadores logran gran avance hacia el internet cuántico)

En el segmento de los sensores cuánticos aparecen dispositivos como magnetómetros cuánticos (miden campos magnéticos), gravitómetros (miden el campo gravitacional), relojes atómicos ultraprecisos y sensores para imágenes basados en mecánica cuántica. Cada uno de estos tipos de sensores es capaz de producir nuevos productos comerciales e incluso toda una nueva industria, por ejemplo, nuevos dispositivos médicos y nuevas tecnologías de uso militar.

Los relojes atómicos basados en microondas ya existen y los más modernos utilizan iones enfriados con láseres confinados utilizando trampas electromagnéticas, esto permitirá mayor precisión y miniaturiarización. Estos relojes se usan en satélites para aumentar la precisión del Sistema de Posicionamiento Global (GPS), que usamos en los celulares hoy día, y mejorar la navegación comercial, militar y en túneles y cuevas.

(También: ¿Por qué las potencias están invirtiendo billones en tecnologías cuánticas?)

La imagenología cuántica o generación de imágenes basadas en dispositivos cuánticos es quizás el área más interesante y de más cercanas aplicaciones. Los primeros magnetómetros basados en dispositivos de interferencia cuántica de superconductores, denominados SQUIDS, ya existen y se usan por ejemplo, para medir pequeños campos magnéticos en el cerebro.

Nuevos tipos de sensores cuánticos utilizan propiedades de coherencia y entrelazamiento cuántico de los fotones (luz) para mejorar la sensibilidad de medición de propiedades electrónicas, magnéticas, frecuencias y aceleración, entre otras, que permitirán imágenes de precisión y resolución que jamás se alcanzarían con sistemas basados en física clásica. Las aplicaciones son increíbles en áreas como arqueología, medicina e ingeniería militar.

(Además: Miden por primera vez la masa de constituyente básico de la materia)

El uso de magnetómetros cuánticos y gravitómetros satelitales pueden hacer el océano transparente para explorar el relieve oceánico o la detección de submarinos profundos. Pueden detectar túneles, bunkers y materiales nucleares entre otras cosas. Ya existen compañías dedicadas al desarrollo de los radares cuánticos (LIDAR).

Diversas aplicaciones de esta tecnología cuántica ya existen y otras se desarrollarán en los próximos cinco y diez años. Las aplicaciones en defensa llegarán primero y las comerciales un poco más lentamente, pero definitivamente cambiarán el panorama tecnológico, creando una nueva industria y modelos de negocio.

En Colombia necesitamos un sector privado más innovador alineado con el sector público, dispuestos a invertir en estos nuevos mercados emergentes que crean nuevos futuros, siendo necesaria una política de estado para que el país no quede rezagado y participe de esta nueva revolución.

Jairo Alexis Rodríguez

Profesor Titular

Departamento de Física

Universidad Nacional de Colombia