Text

Viatge al món quàntic

(la prova!)

 

 

Ara que ja saps què és la física quàntica, pots respondre aquestes preguntes per convertir-te en un/a expert/a. Tingues en compte que només hi ha una resposta correcta a cada pregunta.

 

1) El famós gat d’Schrödinger és en una capsa tancada i opaca amb un flascó de gas verinós letal que s’obrirà si un material radioactiu que té un 50% de probabilitats d’emetre radiació, finalment emet la radiació.

 

a) Si no obres la capsa, el gat viurà per sempre.

b) Quan obris la capsa, el gat estarà viu i mort alhora.

c) Quan obris la capsa, el gat o bé estarà viu o bé estarà mort.

 

El gat d’Schrödinger és un experiment mental que va dissenyar aquest físic alemany per posar de manifest l’estranyesa i l’absurditat de la física quàntica. El que passa és que els fenòmens estranys de la física quàntica només s’observen en partícules, àtoms o objectes molt i molt petits, i no en els gats.

Si no obres la capsa, no saps si el gat està viu o mort i, per tant, com que no tens prou informació, pots dir una cosa tan estranya com que el gat és viu i mort alhora. És absurd, oi? Sí, perquè tu saps que quan obris la capsa el gat o bé estarà viu o bé estarà mort.

Però resulta que aquesta manera de pensar tan estranya funciona quan s’estudien els àtoms i les partícules. Abans de mesurar com es mou un electró, per exemple, podem saber quines velocitats pot tenir però no podem saber exactament quina velocitat té fins que fem l’experiment. Una manera d’interpretar aquesta situació és pensar que l’electró es mou a totes les velocitats possibles alhora i només quan fem la mesura sabem exactament a quina! Absurd, oi? Sí, però pràctic. Així és com funciona la física quàntica. Costa molt d’entendre i sembla absurda però funciona.

 

 

2) A quins d’aquests dispositius no s’utilitza la física quàntica?

 

a) En una caldera per escalfar aigua.

b) En un rellotge de pèndol.

c) En un comandament a distància.

 

Qualsevol dispositiu que tingui un circuit electrònic necessita xips amb transistors que es van inventar gràcies a la física quàntica. El comandament està format per un circuit electrònic que transforma la pressió dels botons en un pols de llum. Per cremar gas i escalfar aigua no fa falta la física quàntica, però les calderes modernes tenen sistemes de control per saber quan s’han d’engegar i quan s’han d’aturar que es basen en circuits electrònics. Els antics rellotges de pèndol i engranatges no disposen de cap circuit electrònic.

 

 

3) La teletransportació ja no és cosa de la ciència ficció: gràcies a la física quàntica sabem que també passa en el món dels àtoms i les partícules més petites.

 

a) No, és mentida. La teletransportació només és possible a la ciència ficció.

b) Sí, en el món quàntic la teletransportació és possible i quan es desenvolupi la tecnologia podrem traslladar qualsevol objecte a un altre lloc instantàniament.

c) Sí, en el món quàntic la teletransportació és possible però no d’objectes sinó d’informació.

 

Segons les lleis de la física quàntica no es pot fer desaparèixer un objecte d’un lloc i fer-lo aparèixer en un altre, però sí que es pot fer que la informació que està emmagatzemada en un lloc aparegui instantàniament en un altre. Això s’ha comprovat a distàncies de fins a 1.400 quilòmetres! De moment, es pot fer amb poca informació, però quan es domini la tecnologia es podran enviar missatges més llargs d’un lloc a un altre sense que ningú els pugui interceptar. Es tracta d’una comunicació completament segura i a prova de hackers. Fascinant, oi?

 

 

4) Tots els rellotges es basen en alguna cosa que es mou repetidament al mateix ritme. Fa molts anys s’utilitzaven els rellotges de pèndol. Després es van fer servir els de quars (que es mou quan s’hi fa passar un corrent elèctric) i, gràcies a la física quàntica, s’han desenvolupat els rellotges atòmics basats en el moviment o vibració dels àtoms quan reben llum làser o de microones. Quina precisió tenen aquests rellotges atòmics?

 

a) Es desvien un segon de l’hora al cap d’un any.

b) Es desvien un segon de l’hora al cap d’un segle.

c) Es desvien un segon de l’hora al cap d’un milió d’anys.

 

Els rellotges de quars, que guanyen o perden uns pocs segons cada mes, poden funcionar bé per marcar l’hora de la nostra vida quotidiana, però per a aplicacions més sofisticades com la coordinació de les xarxes elèctriques o internet cal la precisió dels rellotges atòmics. Aquests rellotges també es fan servir en el sistema GPS que ens permet determinar la nostra posició sobre la Terra. Si no fossin tan precisos, ens estaríem perdent contínuament!

 

 

5) Va ser Albert Einstein qui va establir les bases teòriques del làser el 1917. Un làser és un feix de llum amb unes característiques molt concretes de color i alineament. Quina d’aquestes no és una aplicació dels làsers:

 

a) Tallar materials com l’acer.

b) Operar els ulls per eliminar la miopia.

c) Construir espases de llum.

 

Una de les aplicacions més utilitzades dels làsers és el tall. Com que els làsers són feixos de llum dels quals es pot regular molt bé la potència i el gruix es poden fer servir per tallar materials molt diversos, des de l’acer, que és molt dur i resistent, fins a la còrnia, el teixit tou i transparent que hi ha a la part frontal dels ulls. Malauradament per als fans de la ciència ficció, encara no s’ha trobat la manera d’utilitzar els làsers per fer espases de llum com les de la pel·lícula Star Wars.

 

 

6) Fa uns anys, un ordinador quàntic de Google va superar en velocitat un súperordinador a l’hora de fer un càlcul matemàtic molt complicat. Quant va trigar cada ordinador?

 

a) L’ordinador quàntic va trigar 200 segons i el súperordinador va trigar 5 minuts.

b) L’ordinador quàntic va trigar 200 segons i el súperordinador va trigar 3 mesos.

c) L’ordinador quàntic va trigar 200 segons i el súperordinador hauria trigat 10.000 anys.

 

La notícia va sortir el 2019 i va ser una de les fites més importants en la història dels ordinadors quàntics. Evidentment, no es va poder comprovar quant hauria trigat el súperordinador a fer el càlcul, però les científiques van fer una estimació. Un any més tard, el 2020, uns investigadors xinesos van anunciar que havien aconseguit el mateix amb el processador Zuchongzhi i el 2021 l’empresa IBM també ho va aconseguir amb el processador Eagle.

 

 

7) Quan es desenvolupin ordinadors quàntics potents, permetran desencriptar la informació que circula per internet i accedir a dades privades i confidencials?

 

a) No, perquè els mètodes de ciberseguretat actuals són molt segurs.

b) Sí, perquè es pensa que la seva potència de càlcul ho permetrà i caldrà buscar noves maneres de protegir la informació, també basades en la física quàntica.

c) No, perquè no arribaran mai a ser tan potents.

 

Sempre que s’envia informació a través d’internet, s’encripta perquè només la pugui veure el receptor a qui va dirigida. Encriptar és una manera de camuflar la informació. Normalment es fa amb processos numèrics molt complicats, que a partir de càlculs complexos permeten camuflar i tornar a fer comprensible la informació. Si, per exemple, volem enviar un codi per accedir a un dispositiu, format pels nombres 243, una possible manera d’encriptar-lo seria assignar a cada nombre el seu doble, de manera que el missatge que circularia per la xarxa seria 486. Si algú l’interceptés, no podria accedir al dispositiu sense saber com s’ha fet l’encriptació, perquè no podria recuperar el nombre original, 243, a partir de l’encriptat, 486, que hauria interceptat. Només el receptor correcte hauria de tenir la informació de com recuperar el codi original a partir de l’encriptat (en aquest cas, dividint cada xifra per 2).

Quan existeixin ordinadors quàntics prou potents, podran, efectivament, accedir a la informació encriptada que circula per la xarxa. De fet, no només podran accedir als missatges que s’enviïn un cop ja existeixin aquests ordinadors, sinó també a tots els missatges que s’han enviat en el passat i que han quedat enregistrats en servidors. Per tant, hi ha molta gent treballant per buscar noves maneres de protegir la informació digital, tant la nova que s’enviï a partir d’ara com la vella que ja s’ha enviat.

 

 

8) Els aparells de ressonància magnètica nuclear que s’utilitzen als hospitals per diagnosticar malalties com el càncer existeixen gràcies a:

 

a) La comprensió de com es comporten els àtoms en un camp magnètic.

b) La comprensió del fet que la velocitat de la llum val aproximadament 300.000 km/s.

c) La comprensió del funcionament del làser a l’interior del cos.

 

Els aparells de ressonància magnètica nuclear funcionen creant un camp magnètic que obliga els nuclis dels àtoms a alinear-se amb ell. Com que aquest alineament és més ràpid o més lent en funció del tipus de teixit del cos que s’estudiï, si s’està estudiant un teixit com el cervell i es detecta alguna diferència, vol dir que hi pot haver alguna alteració en el teixit. Així que aquesta tecnologia es pot fer servir per detectar lesions (parts diferents) en músculs, tendons i lligaments, així com la presència de tumors en òrgans com el cervell.

 

 

9) Quina d’aquestes aplicacions no té res a veure amb la física quàntica?

 

a) Fibra òptica.

b) Curació quàntica.

c) Circuits electrònics.

 

Tot i que hi ha molta gent que utilitza la paraula quàntica  per acompanyar paraules com sanació o curació, aquests conceptes no tenen res a veure amb la física quàntica. La física quàntica té aplicacions tecnològiques molt ben identificades però no té res a veure amb processos de cura sense aparells ni medicació, uns processos que moltes vegades no estan comprovats científicament.