¿Qué tienen que ver las computadoras cuánticas con las calles de Londres llenas de smog, los submarinos voladores, los chalecos, las enaguas, los misterios de Sherlock Holmes y las gafas de bronce?

Mucho, según Nicole Yunger Halpern. La semana pasada, la física teórica se unió a Jacob Barandes, codirector de estudios de posgrado en física, para hablar sobre su nuevo libro, "Quantum Steampunk:The Physics of Yesterday's Tomorrow". En él, Yunger Halpern disecciona una nueva rama de la ciencia, la termodinámica cuántica, o steampunk cuántico como ella lo llama, al fusionar la ficción steampunk con la no ficción y la termodinámica de la era victoriana (el calor y la energía que hace que las máquinas de vapor funcionen) con la física cuántica. Yunger Halpern presenta una lente caprichosa a través de la cual los lectores pueden ver una "revolución científica que está ocurriendo en tiempo real", dijo Barandes, explorando misterios que ni siquiera Holmes podría esperar resolver, como por qué el tiempo fluye en una sola dirección.

"Esta fusión de lo antiguo y lo nuevo crea una maravillosa sensación de nostalgia y aventura, romance y exploración", dijo Yunger Halpern durante una charla virtual sobre libros de ciencia de Harvard presentada por la División de Ciencias de la Universidad, la Biblioteca de Ciencias Cabot y la Librería de Harvard. En steampunk, continuó, "los fanáticos se visten con disfraces llenos de sombreros de copa, gafas y engranajes y se reúnen en las convenciones. Lo que sueñan, tengo el inmenso privilegio de tener la oportunidad de vivirlo".

Yunger Halpern, miembro del Centro Conjunto de Información Cuántica y Ciencias de la Computación y profesor asistente adjunto en la Universidad de Maryland, utiliza steampunk, que combina el estilo victoriano y la tecnología futurista, para presentar a los lectores el complejo y fantástico mundo de la termodinámica cuántica. El nuevo campo combina la física cuántica, la ciencia de la información y la ciencia de la energía para estudiar nuevas formas de impulsar automóviles, cargar baterías, cifrar información y enfriar computadoras cuánticas.

"¿Cómo podemos extender la teoría victoriana de la termodinámica de los grandes sistemas de tipo cotidiano, como las máquinas de vapor, a los pequeños sistemas cuánticos y de procesamiento de información?" Yunger Halpern preguntó, y luego respondió:"Regresamos al pasado y nos dirigimos al futuro".

Para guiar su conversación, Barandes se centró en la capacidad de Yunger Halpern para explicar conceptos cuánticos densos con fantasía. Si bien "Quantum Steampunk" es principalmente no ficción, Yunger Halpern presenta cada capítulo con una historia ficticia al estilo steampunk, con personajes con nombres como Audrey y Baxter. Estos no son solo renegados científicos de la era victoriana que vuelan en dirigibles y juegan con máquinas del tiempo; son las versiones steampunk de Alice y Bob, alias que los científicos suelen dar a las partículas cuánticas para que sus comportamientos sean más fáciles de describir.

Para introducir las muchas definiciones abstractas de su campo, Yunger Halpern creó una colección de metáforas. Por ejemplo, compara mediciones cuánticas débiles, utilizadas para examinar un sistema cuántico sin alterarlo, con un colibrí "que se posa muy suavemente sobre tu hombro", dijo Yunger Halpern.

Para el concepto integral de la entropía, Yunger Halpern se basó en otro pájaro:el cuervo de Edgar Allan Poe, para ser exactos. La entropía es, muy simplemente, una medida de incertidumbre. En el ámbito muy pequeño de la física cuántica, los científicos deben desentrañar más entropías, o incertidumbres, para ejercer control sobre las partículas cuánticas. En sistemas más grandes con más partículas, como las máquinas de vapor, importan cada vez menos entropías.

"Me recordó una parte de 'El cuervo'", dijo Yunger Halpern, antes de saltar a recitar varias estrofas del famoso poema de Poe. "Todos sus sueños, pesadillas, miedos y horrores se derrumbaron sobre este cuervo", dijo. dijo. "Esa es quizás una forma extraña de decir que todas estas entropías cuánticas colapsan en una sola en la termodinámica convencional".

Antes de hacer su siguiente pregunta, Barandes saltó para continuar donde lo dejó Yunger Halpern, recitando otra estrofa de "El cuervo" con una velocidad casi cuántica. ("Mi esposa está poniendo los ojos en blanco", dijo cuando, al final de la discusión, Yunger Halpern propuso que se unieran en una recitación más larga para el Mes de la Poesía).

Barandes también le pidió a Yunger Halpern que especulara sobre el futuro de las computadoras cuánticas y cuándo podrían volverse globales. Tales máquinas pueden hacer más por menos, dijo Yunger Halpern, lo que significa que pueden calcular problemas mucho más complejos, más rápido y con menos recursos que las computadoras clásicas.

Al principio de su charla, Yunger Halpern mostró una foto de una computadora cuántica moderna que, como una buena máquina steampunk, parecía una red meticulosa de metales delicados. Pero ese artilugio, explicó, era solo el refrigerador de la computadora; la computadora cuántica era un chip diminuto y vulnerable colocado en el centro, como las joyas de la corona en la Torre de Londres.

Aunque todavía faltan unas décadas, Yunger Halpern dijo que las computadoras cuánticas podrían decodificar flujos de tráfico o un cifrado casi impenetrable. Pero, dijo, "no todos los problemas son adecuados para las computadoras cuánticas. Por ejemplo, no recomiendo hacer sus impuestos en uno". Y aunque no prevé uno de estos gigantes analíticos en cada oficina doméstica, reconoció que los físicos de hoy han hecho descubrimientos que los fundadores de la teoría cuántica creían imposibles.

"Realmente espero", dijo Yunger Halpern, "que las computadoras cuánticas mejoren nuestras vidas de formas que no podemos imaginar hoy". O, tomando prestado del verso victoriano de Poe que había recitado minutos antes:"Me quedé allí... soñando sueños que ningún mortal se había atrevido a soñar antes". + Explora más

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Esta historia se publica por cortesía de Harvard Gazette, el periódico oficial de la Universidad de Harvard. Para obtener más noticias universitarias, visite Harvard.edu.