Fundamentos Cuánticos: Túnel, Entrelazamiento y Dilatación del Tiempo como Infraestructura Tecnológica

Las leyes fundamentales que rigen el cosmos operan bajo preceptos que a menudo contradicen la intuición cotidiana, con efectos cuánticos que desafían las nociones preconcebidas sobre energía, materia y espacio. Fenómenos como la capacidad de las partículas para atravesar barreras energéticas o la variación en el flujo temporal constituyen los pilares de tecnologías modernas que se acercan a su implementación práctica en 2026.

El efecto de túnel cuántico ilustra cómo partículas, como los electrones, pueden permear barreras de potencial que la física clásica considera infranqueables. Este principio es vital para procesos nucleares, como la fusión en el núcleo solar. En 2025, el Premio Nobel de Física fue otorgado a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por su trabajo en uniones Josephson, demostrando el túnel cuántico a escala macroscópica en circuitos superconductores. Esta física sustenta componentes contemporáneos como las memorias flash, las unidades de estado sólido (SSD), los diodos túnel y los microscopios de efecto túnel. Además, las uniones Josephson son la base de los cúbits superconductores en computadoras cuánticas que se acercan a la utilidad práctica en 2026.

El entrelazamiento cuántico, descrito por Albert Einstein como "acción fantasmal a distancia", describe la correlación instantánea entre partículas sin importar la separación espacial. A finales de 2024, los experimentos ATLAS y CMS en el CERN confirmaron el entrelazamiento de espín entre quarks top, reforzando su universalidad en escalas de energía extremas y facilitando el desarrollo de la criptografía cuántica. La superposición cuántica permite que una partícula exista simultáneamente en múltiples estados hasta que la medición la fuerza a un único estado. Este principio es el fundamento de la computación cuántica, donde los cúbits aprovechan esta capacidad dual; un ordenador cuántico con 30 cúbits puede ser equivalente a más de mil millones de bits clásicos.

La dilatación del tiempo, un hecho rigurosamente comprobado por los efectos gravitacionales, impacta directamente en los sistemas de posicionamiento global (GPS). Debido a la menor gravedad a la altitud de los satélites, el tiempo transcurre más rápido que en la superficie terrestre. Este desfase neto requiere un ajuste diario de 38 microsegundos; sin esta corrección relativista, los errores de posicionamiento del GPS se acumularían a razón de 11.4 kilómetros por día. Adicionalmente, el principio de exclusión de Pauli impide que fermiones idénticos ocupen el mismo estado cuántico simultáneamente, generando la presión de degeneración que define la solidez de la materia.

Para 2026, tecnologías esenciales como los semiconductores, los relojes atómicos de precisión para GPS, los láseres y las computadoras cuánticas dependen intrínsecamente de la mecánica cuántica, consolidada como una infraestructura tecnológica omnipresente. Investigadores de la Université de Genève y colegas italianos identificaron una geometría cuántica oculta, denominada métrica cuántica, que curva el movimiento de los electrones de manera análoga a cómo la gravedad curva la luz, abriendo nuevas vías para entender las propiedades de la materia.