Mi primera aproximación a la cuántica partió en la universidad, donde tuve el primer curso de esta disciplina. En palabras simples, diría que la cuántica es una rama de la Física que define el comportamiento de un mundo muy pequeño, comparable al tamaño del coronavirus y que, entre otras maravillas, no lo podemos ver directamente. Confieso que me pareció bonita, interesante, pero demasiado teórica y en absoluto aplicable. Años más tarde, esto me pasaría la cuenta.

Pensé que esta disciplina nunca se conectaría con el mundo experimental en el cual me desempeño. Yo desarrolle mi carrera de Física Experimental enfocada en Biofísica, adentrándome primero en el mundo de las células y luego trasladándome a mundos más pequeños (donde se encuentran las proteínas y el ADN). En estas escalas, se desarrolla la mecánica cuántica y yo ni siquiera lo tenía en consideración en ese entonces.

En mi primer trabajo como científica, en un postdoctorado en la Pontificia Universidad Católica, nos encontrábamos desarrollando sensores relacionados con el área de la biomedicina y uno muy particular a desarrollar, me llenó de pánico.

Debía desarrollar un sensor para el alzheimer, que utilizara principios cuánticos. Una de las mayores características del sensor, es que es un lujo, ya que utilizaba diamantes, o más específicamente nano-diamantes, que no se pueden ver de tan pequeños que son y si tuvieras una gotita de estos en tu mano ni te enterarías de que ahí están.

Pero aún así en Chile, diamantes son diamantes y ¡hasta nos cobraron impuesto al lujo en una de las primeras compras de estos!

Les voy a explicar cómo los diamantes se relacionan con la cuántica. Si pudiéramos verlos en la escala atómica, los diamantes son redes muy compactas y ordenadas de carbono. Ahora, si incrustas un átomo de nitrógeno en esta red, se genera un espacio en ella. Ese espacio se comporta como un electrón al que puedes controlar. Este defecto en la red de carbón es qbit, o bit cuántico.

Este defecto tiene particularidades muy interesantes como que es estable a temperatura ambiente, puedes controlar su spin y también emite fotones cuando lo iluminas o excitas con una luz determinada. Estas características se pueden ver y medir, en esa escala tan pequeña, que es la misma escala donde viven las proteínas.

Entonces, la idea era funcionalizar, o mejor dicho pegarle a este nanodiamente, una molécula (péptido) que reconozca a otro péptido relacionado con el Alzheimer llamado Beta amiloide. Este desarrollo y procedimiento nos asegura que al introducir estos nanodiamantes funcionalizados en el cuerpo de un ser vivo enfermo, estos migrarán al cerebro y se pegarán a Beta amiloide.

Entonces, si estos defectos se encontraban ahí, en el cerebro, al excitarlos con una luz ellos podrían emitir fotones los que nos permitiría detectarlos y así tener un método más confiable y menos invasivo para detectar el Alzheimer.

Junto a los bioquímicos especializados en funcionalizar partículas, Francisco Morales y Marcelo Kogan, logramos pegar un péptido que nos permitió llevar estos diamantes al cerebro y gracias a la ayuda de las biólogas moleculares América Chandía y Alejandra Álvarez, logramos probar la efectividad de nuestros diamantes en el cerebro. Gracias a un equipo multidisciplinario, conformado por físicos, bioquímicos y biólogos llegamos hasta este punto, en donde podíamos detectar los nabodiamantes en el cerebro.

Una vez llegado a este punto, demostramos que es posible introducir tecnología para medir cambios de comportamiento de los qbit de diamante en el cerebro y así detectar el alzheimer. Nuestro proyecto, de ciencias básicas, que es el primer eslabón en una cadena que termina idealmente en un nuevo sensor más simple, menos invasivo y más efectivo que lo que disponemos hoy, terminó cuando logramos llevar a estos diamantes al cerebro.

Al finalizar este proyecto, una reflexión muy potente acompañada de una responsabilidad daba vueltas en mi cabeza. Me había dado cuenta de lo importante que es esta disciplina, entendí el estado del arte y los avances que ya se estaban realizando.

Esto coincidió con que la IBM, empresa de tecnología que tiene el laboratorio de investigación y desarrollo privado más prolífico del mundo, abrió en mayo de 2016 acceso para todos, a través de la nube, a su computador cuántico. Entonces, sentí la responsabilidad de compartir esto con aquellos que quisieran adentrarse en estos mundos.

En un proyecto de divulgación científica que realizamos entre la Industria y la Academia, junto a mis colegas Andrés Concha (UAI), Ariel Norambuena (UMayor) y con Piera Curotto y Juan Pablo Soto de IBM Chile, preparamos en 2017 #ChileCuántico, un curso tanto para universitarios como profesionales, para enseñarles los primeros pasos en computación cuántica.

Al año siguiente, enmarcados en el mismo proyecto, repetimos la experiencia, pero esta vez el público era más desafiante: Estudiantes de 8 básico y de enseñanza media del colegio Cardenal José María Caro de la Pintana. Fue una experiencia increíble, ya que para ellos resulto mucho más fácil. A diferencia de las experiencias anteriores con universitarios, estos estudiantes no tenían ideas preconcebidas sobre que era la cuántica o miedo y pánico como me ocurría a mí al principio.

Continuando esta necesidad de compartir estos conocimientos, el año pasado junto a Andrés Concha impartimos el primer curso de Programación Cuántica en la Universidad Adolfo Ibáñez, como parte de la malla curricular de post-grado. Este año debido a la pandemia quedo detenido, pero esperamos volver a dictarlo prontamente. Entendemos que este curso realizado el 2019 fue el primero en su tipo realizado en todo Sudamérica.

Lo más importante es que en la actualidad la cuántica es parte de nuestro presente y sin duda será parte de nuestro futuro. Sobre todo la computación cuántica es y será una tecnología en desarrollo a la cual ya podemos acceder y pronto disfrutaremos de los beneficios que traerá resolviendo problemas que, por escala, la computación tradicional simplemente no puede resolver.

Para los que se quieran saber más, como parte del ciclo de Charlas del grupo SciCOm UAI, Comunidad estudiantil de la UAI por la investigación y divulgación científica, presentaré esta historia el día 26 de octubre a las 18:30. pueden acceder a esta charla gratuitamente en el siguiente link.

Publicada en Revista Qué Pasa.