Un microscopio cuántico permitirá ver lo nunca imaginado

Hemos aceptado con bastante naturalidad que estamos ciegos y sordos. La realidad se extiende muchísimo más allá de nuestros sentidos. No solo se trata de que nuestra vista sea imperfecta, sino que omite la amplia mayoría de la información que podría captar del mundo. Estamos limitados por el tamaño de nuestros ojos, la curvatura del cristalino, el tipo de células que pueblan la retina e incluso la configuración de neuronas en la corteza visual. Todo ello escapa a nuestra percepción, lo ignoramos como si no existiera, a pesar de ser tan real como nosotros mismos. Puede que ahora no nos sorprenda, pero hubo un tiempo en que no había que recurrir a sofisticados experimentos para maravillar a los científicos. Un tiempo en que una lente de vidrio era todo lo que necesitábamos para descubrir una nueva realidad oculta a plena vista.

Antes de los primeros microscopios, Leeuwenhoek había demostrado con sus lentes que existían diminutos seres pululando por doquier, en las gotas de agua, en la tierra, en sus fluidos corporales... Nuestros microscopios son mucho mejores, aunque, siguen sin ser perfectos. Más allá del límite que suponen sus lentes, la propia luz que necesitan arrojar sobre las muestras supone un impedimento para observar las estructuras más delicadas de algunos tejidos vivos. Seguimos ciegos, aunque mucho menos. Parte de la solución ha venido de los microoscopios electrónicos, que disparan electrones en lugar de fotones de luz, permitiendo tomar detalles más pequeños e incluso observar átomos aislados. Sin embargo, sigue habiendo algunas limitaciones puntuales para las cuales sería interesante contar con un microscopio diferente, un microscopio cuántico.

Un poco de luz

Los microscopios ópticos más potentes con los que contamos precisan de una luminosidad excepcionalmente elevada. Hablamos de láseres miles de millones de veces más brillantes que nuestro astro Rey. Esto significa que estamos exponiendo a las muestras a una luz cegadora, una cantidad de energía ante la que no podemos pretender que la muestra permanezca impasible. Cuando tratamos de observar una estructura relativamente grande, esto no supone un gran problema, pero existen detalles especialmente sensibles a este bombardeo energético, partes que desaparecen o se alteran al ser sometidas a estos láseres.

De este modo, podemos decir que existen estructuras biológicas en nuestros tejidos que, con la tecnología actual, simplemente no podemos ver, y no porque sean demasiado pequeñas sino porque caen en un incómodo desierto entre lo que un microscopio óptico puede ver sin alterar y los detalles que pueden mostrarnos otras tecnologías como los microscopios electrónicos. La solución que ha propuesto la Universidad de Queensland, en Australia, plantea explotar uno de los hechos más insólitos de la física cuántica: el entrelazamiento.

Efecto fantasmal a distancia

El entrelazamiento se trata, a grandes rasgos, de dos partículas cuyas propiedades están, en cierto modo, condicionadas entre sí. Si una resulta ser blanca, la otra será negra, si una gira a la derecha, la otra girará a la izquierda. Por supuesto, los colores y los giros no son ejemplos reales, pero son más intuitivos que hablar sobre spin y números cuánticos. Cuando los físicos comenzaron a juguetear con el concepto de entrelazamiento, sus consecuencias eran tan extrañas que llevaron a grandes mentes a renegar de su existencia. Simplemente no podía ser, tenía que tratarse de un error humano y no de parte de la realidad. Así pues, Einstein le puso el sobrenombre de “efecto fantasmal a distancia”.

Para vislumbrar superficialmente en qué consiste todo esto, podríamos decir que, para las interpretaciones más clásicas de la física cuántica, las propiedades de una partícula no están determinadas hasta que la medimos de algún modo, interactuando con ella, mientras tanto será un compendio de probabilidades (un tanto porciento de que sea blanca, otro tanto porciento negra, etc.) Imaginemos que tomamos dos partículas entrelazadas y, antes de medirlas, las alejamos miles de metros (1.300 es el récord) Ahora, podemos medir una de las dos para descubrir cual es su color, esto propiciará que se concrete en, por ejemplo, color negro y es entonces cuando ocurre lo realmente sorprendente. En el momento en que conocemos el color de esa partícula y asumiendo que ambas están entrelazadas, podemos saber con absoluta certeza, sin importar a qué distancia nos encontremos, que la otra será blanca una vez la midamos.

Esta propiedad tan extraña ha levantado verdaderas guerras interpretativas, pero la realidad es que funciona y, lo que parece más importante para la presenta noticia, es aprovechable por la tecnología. Cada vez surgen más aplicaciones relacionadas con el entrelazamiento cuántico y este nuevo uso para la creación de un microscopio cuántico es un paso más. Si su desarrollo continúa ofreciendo éxitos, podremos utilizarlo para estudiar tejidos biológicos con un nivel de detalle diferente a todo lo que hemos visto hasta ahora, desbloqueando nuestras terapias y tratamientos a medida que mejoremos nuestra comprensión de la biología y las enfermedades que nos aquejan.

QUE NO TE LA CUELEN:

• A decir verdad, ya existen microscopios cuánticos, en tanto que hay microscopios electrónicos que aprovechan otros fenómenos cuánticos, como el efecto túnel. Sin embargo, esta es la primera vez que se da un paso de este calibre utilizando el entrelazamiento.

REFERENCIAS (MLA):

• Casacio, Catxere A. et al. “Quantum-Enhanced Nonlinear Microscopy”. Nature, vol 594, no. 7862, 2021, pp. 201-206. Springer Science And Business Media LLC, doi:10.1038/s41586-021-03528-w. Accessed 12 June 2021.