«Un reloj atómico atrasa un segundo en 13.000 millones de años, pero hay que mejorarlo»

Pese a una cierta combinación de timidez y modestia que casi logra disimular su enciclopédico conocimiento, su formidable capacidad intuitiva y su ilimitada curiosidad, se ha convertido en el científico español de moda. El físico Juan Ignacio Cirac Sasturain dirige la División Teórica del Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica ubicado en Garching (Múnich, Alemania). Nacido en 1965 en Manresa (Barcelona), en 2006 recibió el premio «Príncipe de Asturias» de Investigación. El mes pasado fue distinguido con la prestigiosa Medalla Franklin 2010 en Física, una distinción otorgada por el Instituto Franklin, de Filadelfia (EE UU), que ha compartido con David J. Wineland y Peter Zöller.

La nómina de ganadores de la Medalla Franklin es abrumadora: Graham Bell, Pierre y Marie Curie, Edison, Niels Bohr, Max Planck, Einstein, Stephen Hawking... Muchos de ellos también fueron galardonados con el premio Nobel, una distinción para la que Cirac, con 44 años recién cumplidos, ya ha empezado a sonar con insistencia, en particular por haber sido el primer científico, junto a Zöller, en vaticinar que era posible construir un ordenador cuántico y en exponer cómo hacerlo. Tiempo después, Wineland realizó el primer experimento que confirmó estas predicciones.

De otro lado, Cirac es uno de los nueve «sabios» de renombre internacional que a finales de este mes decidirán qué universidades españolas se incorporarán al ambicioso programa del Campus de Excelencia, al que aspira la Universidad de Oviedo. El físico manresano ha dictado una conferencia sobre simuladores cuánticos en un curso de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Oviedo.

-¿Qué es un simulador cuántico?

-Es el paso previo y obligado para construir un ordenador cuántico. Es como un ordenador cuántico analógico. Los ordenadores son digitales, trabajan con ceros y unos. Pues bien, antes de los ordenadores digitales había ordenadores analógicos, que no calculan como los actuales, pero, aún así, pueden resolver algunos problemas. Se está haciendo algo parecido con los ordenadores cuánticos. Tenemos ese gran proyecto que es el ordenador cuántico, pero sabemos que es a largo plazo, y queremos saber si a través de los ordenadores analógicos podemos hacer algo a más corto plazo.

-¿Ventajas?

-La ventaja es que los simuladores son mucho más sencillos de construir. De hecho, ya hay algunos, incluso a gran escala, y pueden resolver problemas importantes de la ciencia que no resuelven los ordenadores actuales. Sin embargo, no pueden hacer cosas para las que un ordenador cuántico sí está preparado.

-Pero sí que van abriendo camino.

-Sí. Por ejemplo, puede hacer simulaciones de lo que ocurre a determinados materiales sometidos a muy baja temperatura. No sabíamos si conducen electricidad o no, porque no podíamos hacer esos cálculos. Estos nuevos equipos ya permiten hacer algunos cálculos, aunque por ahora están en fase de pruebas.

-Usted trabaja en los límites de la naturaleza, ahora en el mundo de lo muy frío.

-Estamos acostumbrados a que cuando enfrías algo pasa de gas a líquido y luego a sólido. Si coges un gas de tal modo que no forma líquido porque las moléculas no se atraen, y lo enfrías mucho, aparecen otras fases de la materia completamente distintas. Aparecen estructuras con propiedades físicas distintas a los de los gases, los líquidos y los sólidos. Algunas se habían predicho y otras no, y estamos investigándolas.

-Es como adentrarse en un nuevo mundo.

-Es lo que hacemos en muchos campos de la física: ir más allá de lo que conocemos. En el nuevo acelerador de partículas, el LHC de Ginebra (Suiza), se intenta poner tanta energía como sea posible. Ahí está la frontera de la energía. ¿Qué pasa cuándo tenemos mucha energía? Pues que creamos nuevas partículas, y aparecen nuevas leyes de la física. Nosotros lo hacemos en temperatura; otros investigadores lo hacen en tamaño. ¿Qué pasa cuando tienes galaxias, o algo más grande? ¿Siguen cumpliéndose las leyes o pasan cosas nuevas? Einstein ya dijo que había relatividad, etcétera. Cuando nos vamos a extremos, obtenemos nuevas leyes y nuevas aplicaciones.

-En su centro de investigación se han acercado al cero absoluto.

-En nuestro centro hay un grupo experimental que es el que ha conseguido la temperatura más baja en Europa. En Estados Unidos tienen el récord «Guinnes» de la temperatura más baja.

-¿De qué temperaturas habla?

-El cero absoluto quiere decir que en ese material no hay energía, no hay movimiento. La temperatura es movimiento: cuando algo está muy caliente quiere decir que las moléculas están moviéndose muy rápido, y si está muy frío es que están moviéndose muy poquito. Si pudiésemos pararlas completamente estaríamos en el cero absoluto. Uno puede preguntarse cuál es el sitio más frío del Universo. Aquí estamos hoy a unos 300 grados Kelvin, pero si nos vamos entre galaxias seguramente estarán a 3 grados Kelvin por encima de cero. Pues la temperatura que hemos conseguido en nuestros instituto es 0,0000000001. O sea, nueve ceros y un uno, 100 picokelvin, es decir, una temperatura muy por debajo de la temperatura más baja de Universo. Eso lo han conseguido en varios sitios del mundo.

-¿Y qué se observa?

-Se observan nuevas fases de la materia, propiedades extrañas. De repente, estos gases no se comportan como gases, y son capaces de atravesar cualquier cuerpo sin ninguna fricción: lo que se llama un superfluido. Se cuelan por cualquier agujero de micras. Y lo que es más importante: sin rozamiento, sin fricción, sin disipar ningún tipo de energía. Luego hay otras propiedades extremas, por ejemplo las de un imán potentísimo, que adquiere la mayor fuerza magnética que haya en el mundo.

-¿Posibles aplicaciones del cero absoluto?

-En este momento veo dos. La primera, que nos permitirá diseñar nuevos materiales, ver cómo funcionan y qué pasa con la materia, entender nuevos fenómenos y construir esas materias a más altas temperaturas. La otra gran aplicación está relacionada con las medidas de precisión. A uno le gustaría saber dónde está Plutón con un error muy pequeño. O si la teoría de la relatividad es o no cierta. O si las leyes de la Física cambian con el tiempo. O construir mejores aparatos de precisión.

-Usted ha hablado en ocasiones de los relojes atómicos.

-Los relojes atómicos están ya en nuestros GPS, lo que ocurre es que no funcionan con mucha precisión. Para obtener mayor precisión se necesitaría explotar estas propiedades de baja temperatura. Un reloj atómico hace tic-tac con una precisión extrema, sin adelantar ni atrasar. Los mejores relojes disponibles se atrasarían un segundo en toda la edad de Universo: en 13.000 millones de años, un segundo. Y lo que queremos es que se atrasen todavía menos porque entonces podremos medir mejor las distancias. Queremos que se atrasen menos de un milisegundo en la edad del Universo. Si medimos mejor el tiempo, automáticamente medimos mejor el espacio porque la velocidad de la luz es una constante y nos relaciona el tiempo con el espacio. Ahora bien, hay otras cosas que también nos gustaría medir bien, por ejemplo la masa del sol.

-¿El acelerador de partículas del CERN es un bluf?

-No, es intentar seguir descubriendo, llegar más lejos. El problema es que quizá por presión quisieron terminarlo antes de tiempo y el problema que ha generado es tremendo.

-¿Qué novedades espera del LHC?

-Lo más importante sería poder ver alguna ley que esté en disputa. Todo el mundo habla del bosón de Higgs. Es muy esperado y, aunque se encuentre, será un poco aburrido, si bien servirá para que les den el premio Nobel al señor Higgs y a algún otro. Pero hay cosas más interesantes relacionadas, por ejemplo, con lo que se llama supersimetría, que si se encontrase abriría la puerta a nuevas teorías.

-¿Inversiones como las del acelerador de partículas están siempre justificadas?

-La inversión hay que verla desde dos puntos de vista. El primero, los resultados que se van a obtener, que no se saben de antemano. Uno va moviendo la frontera y puede ser que en unas zonas haya muchas cosas y en otras casi nada. El segundo es que ese monstruo viene acompañado de un desarrollo tecnológico brutal, porque es probablemente lo más complejo que jamás haya construido el hombre y ha supuesto crear y combinar tecnologías. Espero que algunas de ellas sean útiles, por ejemplo para aplicaciones en medicina.

-Usted ha dicho en alguna ocasión que no hay que empeñarse en estudiar lo ya visto, sino acudir a territorios inexplorados. ¿Qué espera encontrarse ahí?

-En los territorios inexplorados, cuando se abordan con ambición, a gran escala, siempre hay cosas interesantes. Siempre que hemos tenido capacidad tecnológica de llegar más lejos aparece algo nuevo. Si uno mira con un microscopio nuevas regiones de los átomos aparecen todas estas cosas en las que trabajo yo. Si mira cosas aún más pequeñas aparecen las partículas elementales. Si mira cosas todavía más pequeñas eso es lo que está intentando el LHC. Pero claro, la gran cuestión es cuánto más hay que mirar. A lo mejor ocurre que con el LHC no aparece nada y hay que ir más allá.

-¿Lo que distingue a un gran científico es el acierto a la hora de elegir esos nuevos territorios?

-Claro, porque existen miles de posibilidades de mover la frontera en una u otra dirección, de buscar aquí, de interpretar los resultados, de darse cuenta de que esto está relacionado. Los científicos más importantes son los que han relacionado cosas nuevas con cosas que se sabían, han roto estructuras, han refutado hipótesis que todo el mundo dada como ciertas...

-¿A qué nuevas fronteras sueña con llegar?

-Por supuesto, a las del mundo de la computación cuántica, en el que estoy trabajando. Y ahora estoy pensando un poco más sobre qué es lo que pasa en sistemas cuánticos complejos. Cuando tienes muchas partículas aparecen sistemas complejos que no puedes entender. Aunque sepas cómo funciona un átomo, si tienes cien átomos no sabes cómo funcionan porque aparecen propiedades colectivas.

-¿Con qué hallazgo percibió mayor emoción?

-Con el ordenador cuántico, cuando descubrimos que era posible construirlo. Y últimamente me ha hecho mucha ilusión desarrollar una teoría matemática que está teniendo bastante éxito. En todo caso, lo relacionado con computación cuántica y simuladores cuánticos es lo que ha despertado más interés mediático y científico. Son mis trabajos más citados.

-¿Últimas novedades del ordenador cuántico?

-Hace tiempo se consiguió hacer pequeños prototipos de ocho iones, de ocho qubits, que son la unidad mínima de información cuántica. Estos prototipos, con la estructura que tienen, no eran escalables, no podían ponerse diez, luego veinte y luego cien. Lo que otra gente y nosotros habíamos propuesto era que, moviendo estos iones, esas estructuras podían hacerse escalables. Han hecho los experimentos, han movido iones y han visto que funciona. Es un paso muy importante que se publicó en «Science» en agosto. Esto lo ha hecho un grupo de Estados Unidos, porque nosotros no hacemos experimentos. No significa que el mes que viene vayamos a tener el ordenador cuántico, pero sí se demuestra que puede hacerse algo escalable, acumulable. Nosotros ya habíamos dicho que era posible, ellos lo han hecho y se ha visto que todos los pasos que ellos y nosotros habíamos dicho que eran posibles se han hecho y funcionan bien.

-¿Y ahora?

-Ahora tienen que empezar a ensamblar, y eso les llevará un tiempo. Creo que en los próximos dos o tres años conseguirán ensamblar más iones, hasta 50 o así. Un ordenador cuántico que ganase a uno clásico debería tener unos 100.000 iones. Ya ganaría a todos los ordenadores que tenemos y que tendremos en los próximos 100 años. A nosotros se nos reconoce que fuimos los primeros que visualizamos que podía construirse un ordenador cuántico y que dijimos cómo hacerlo. En otros campos hemos hecho lo mismo: en esto de los iones, en los simuladores cuánticos, en los repetidores cuánticos... Y otros vienen por detrás y hacen los experimentos. Y algunas veces lo que he hecho es hablar con gente y hacer un experimento conjunto, por ejemplo uno de teletransportación.

-¿Qué supone la Medalla Franklin?

-Es un premio muy importante y con mucha repercusión, en Estados Unidos sobre todo. Lo ha recibido gente muy valiosa.

-El Nobel de Física de este año le ha pasado cerca.

-No, no. Se lo han dado al campo de la óptica. Por supuesto, mi campo cubre la óptica y otras cosas, pero queda bastante lejos.

-Pero surgió el rumor de que era usted el premiado.

-Sí. Estaba en Canadá y me despertaron varias llamadas. Lo que pasó es que una empresa americana publicó en su página web una predicción, pero basada en datos que no son los que toman en cuenta los comités de los premios Nobel.

-¿Se ve en Estocolmo?

-No. Hay que tener en cuenta que los Nobel se dan en campos al cabo de mucho tiempo, cuando ya están completamente consolidados, y nosotros en nuestro campo estamos en pleno desarrollo.

-Usted será uno de los jueces del Campus de Excelencia.

-Por el momento no quiero decir nada. Aún no conozco el tema.

-La ciencia española va a sufrir un severo recorte financiero en 2010.

-Eso demuestra una actitud de apostar por una visión a corto plazo, no a largo. En Alemania, Angela Merkel, que es científica, doctora en Físicas, ha asumido como algo muy importante que la ciencia y la tecnología no sufran los efectos de la crisis, porque dice que eso es precisamente lo que permitirá la recuperación. De hecho, a nosotros nos han subido el presupuesto más de lo esperado.