El próximo jueves en un cuarto aislado y acondicionado contra las vibraciones, ubicado en un recóndito pasillo del Pabellón I de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, comenzará a funcionar formalmente el primer Laboratorio de Iones y Átomos Fríos (LIAF) de América Latina. Con esa instalación en marcha, un equipo de media docena de científicos argentinos comenzará a realizar experimentos de física en un prometedor campo tecnológico que hoy apenas domina una veintena de países del mundo. Sus resultados se podrán aplicar a ideas teóricas y desarrollos concretos: desde poner a punto la próxima generación de relojes atómicos de super-alta precisión hasta sumar avances originales en el campo de la computación cuántica.
“Estamos más que orgullosos porque, tras muchas demoras, podemos inaugurar este laboratorio que es único en la región. Es una tecnología que desarrolla Alemania, Canadá, Francia, EE.UU., y otros países similares. Y exige instrumentar técnicas avanzadas de óptica tradicional y cuántica, electrónica, física atómica y ultra-vacío. Todas combinadas para hacer trampas de iones”, le resumió a PERFIL Juan Pablo Paz, profesor del Departamento de Física y un referente mundial en el desarrollo de la computación cuántica.
“Una de las primeras cosas que haremos son experimentos relacionados con metrología: aportes para la próxima generación de relojes atómicos ópticos, que tendrán mayor precisión que los actuales”, explicó Christian Schmiegelow, investigador del Conicet y co-responsable del LIAF. “Y otra línea de trabajo que tenemos es estudiar la termodinámica cuántica para ver cómo interaccionan unas pocas partículas y entender cómo funcionaría una máquina hecha de un puñado de átomos”.
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Para poder hacer todos estos experimentos se requieren habilidades técnicas para operar las trampas electromagnéticas y los rayos láser capaces de retener y enfriar los iones. Y, también, una inversión considerable. “Armar este laboratorio tomó años de justificar subsidios y superar trámites burocráticos. Hoy, solo en equipamientos, llevamos invertido casi US$ 1 millón”, explicaron.
Un largo camino. En 1995 Paz tuvo la idea de formar investigadores capaces de hacer física aplicada. Pasaron 30 años para que, finalmente, se pudiera poner a punto el espacio y conseguir el equipamiento y los profesionales capaces de hacer avanzar los experimentos con simuladores cuánticos. “No llegan a ser verdaderas computadoras cuánticas que podrían resolver cualquier algoritmo. Los simuladores que armaremos en los próximos tiempos son prototipos de computadoras cuánticas: más simples, pero pueden aplicarse a resolver un problema complejo, aunque específico”, detalló Paz.
Lo original es que su propio trabajo profesional siempre estuvo enmarcado en la física teórica. “Siempre me gustó interactuar con expertos en experimentos. Por eso al regresar a la Argentina, en 2006, pensé cómo hacer ciencia experimental avanzada en mi especialidad”. Así, junto a un grupo de colegas armó un laboratorio de óptica cuántica. “Usábamos láseres para el procesamiento de información manipulando fotones gemelos entrelazados. Y pude ayudar a otros investigadores para que se especializaran en el tema en Alemania, manipulando iones fríos. Para 2009 ya planeábamos este espacio y finalmente se logró en 2015”. La espera de los siguientes cuatro años se explica “por las demoras burocráticas, la devaluación que nos hizo resignar o postergar la compra de equipos y los ajustes presupuestarios que viene padeciendo la ciencia argentina”, resumió Paz.
El primer objetivo del flamante laboratorio es capturar átomos dentro de la trampa y “bombardearlos” con láseres. “Con eso los enfriamos a 0,001°K por encima del cero absoluto. Luego vamos a llevarlos a temperaturas más bajas, cercanas al microkelvin, en la que el átomo alcanza estados cercanos al de la menor energía”. Estos ensayos se podrán aplicar en metrología cuántica, para mejorar la precisión de los actuales relojes atómicos. En el mediano plazo apuntan a nuevos experimentos que permitan entender mejor las bases de la computación cuántica y que ésta sea una realidad para 2030.
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Un Nobel de invitado
Para inaugurar oficialmente el próximo jueves el Laboratorio de Iones y Atomos Fríos (LIAF) llegarán a la Argentina invitados destacados del mundo de la ciencia, incluyendo al físico David Wineland, Premio Nobel 2012 y padre de la computación cuántica con iones fríos, y Juan Ignacio Cirac, director del Instituto Max Planck de Optica Cuántica de Alemania.
Ambos recibirán sus doctorados “honoris causa” de la UBA y brindarán sendas charlas de divulgación, pensadas para públicos no especializados, con traducción simultánea. Serán sobre dos temas que ocuparán el foco del flamante laboratorio: relojes atómicos del futuro y hacia la computación cuántica. Wineland fue el autor del primer experimento de la historia que probó que era posible desarrollar las bases de este nuevo tipo de computación, un rubro de la ciencia que promete revolucionar la criptografía, el manejo de enormes bases de datos, el machine learning y la inteligencia artificial.
