Cuando hablamos de computación cuántica solemos pensar en una tecnología del futuro: ordenadores capaces de resolver problemas imposibles para las máquinas actuales, nuevas formas de diseñar medicamentos, optimizar procesos industriales o descubrir materiales revolucionarios.
Sin embargo, la computación cuántica no nació de una única invención. Es el resultado de más de un siglo de descubrimientos científicos que comenzaron con una de las mayores revoluciones intelectuales de la historia de la física: el nacimiento de la mecánica cuántica.
Y en esta historia, las mujeres científicas han tenido un papel fundamental. Muchas de ellas trabajaron en una época en la que las oportunidades para las investigadoras eran muy limitadas, pero sus contribuciones ayudaron a construir las bases teóricas y experimentales sobre las que hoy se desarrolla la tecnología cuántica.
El nacimiento de la mecánica cuántica: entender un mundo invisible
A principios del siglo XX, la física clásica comenzó a mostrar sus límites. Las teorías tradicionales podían explicar muchos fenómenos cotidianos, pero no conseguían describir correctamente el comportamiento de la materia a escalas extremadamente pequeñas: átomos, electrones y partículas elementales.
Fue entonces cuando surgió la mecánica cuántica, una nueva forma de entender la naturaleza basada en conceptos completamente revolucionarios:
– Las partículas pueden comportarse como ondas.
– Los sistemas cuánticos pueden encontrarse en superposición de estados.
– Dos partículas pueden quedar entrelazadas, compartiendo una relación que no existe en el mundo clásico.
– La medición de un sistema cuántico juega un papel fundamental en el resultado observado.
Estos principios, que inicialmente parecían extraños, son precisamente los que hoy permiten imaginar una nueva generación de tecnologías: sensores cuánticos, comunicaciones cuánticas y ordenadores cuánticos.
Las pioneras que sentaron las bases de la revolución cuántica
La computación cuántica actual es posible gracias a más de un siglo de avances en física y matemáticas. Antes de hablar de cúbits, algoritmos cuánticos u ordenadores cuánticos, fue necesario comprender cómo funciona la naturaleza a escala atómica.
Muchas de las ideas fundamentales que hoy permiten desarrollar tecnologías cuánticas nacieron gracias al trabajo de científicas que estudiaron la estructura de la materia, las leyes que gobiernan los sistemas físicos y los fundamentos matemáticos de la realidad cuántica.
Emmy Noether: las simetrías que explican las leyes de la física
Aunque su campo principal fue la matemática, Emmy Noether realizó una de las contribuciones más profundas a la física moderna.
En 1918 formuló el Teorema de Noether, que demuestra que existe una relación directa entre las simetrías de un sistema físico y sus leyes de conservación. Por ejemplo, una simetría temporal implica la conservación de la energía.
Este principio es fundamental para comprender cualquier sistema físico, incluidos los sistemas cuánticos. Las simetrías permiten describir el comportamiento de partículas, campos y estados cuánticos, y son una herramienta esencial en áreas actuales como la simulación cuántica, el diseño de algoritmos y el estudio de nuevos materiales cuánticos.
Su trabajo mostró que las matemáticas podían revelar estructuras profundas escondidas en las leyes de la naturaleza.
Lise Meitner: comprender la materia a escala atómica
La física nuclear fue uno de los primeros campos donde la mecánica cuántica demostró su capacidad para explicar fenómenos que la física clásica no podía describir.
Lise Meitner fue una de las científicas que ayudaron a comprender la estructura del núcleo atómico. Su trabajo sobre la fisión nuclear permitió explicar cómo un núcleo puede dividirse liberando grandes cantidades de energía.
Aunque sus investigaciones no estaban orientadas a la computación cuántica, fueron esenciales para desarrollar una comprensión profunda del mundo microscópico: cómo se comportan los átomos, cómo interactúan las partículas y cómo se organiza la materia.
Ese conocimiento es la base sobre la que hoy se construyen tecnologías cuánticas que necesitan controlar sistemas individuales como átomos, electrones o fotones.
Maria Goeppert Mayer: los estados cuánticos de la materia
Maria Goeppert Mayer, premio Nobel de Física en 1963, desarrolló junto con Hans Jensen el modelo de capas del núcleo atómico.
Su investigación mostró que los protones y neutrones dentro del núcleo ocupan niveles de energía concretos, de forma similar a cómo los electrones ocupan orbitales en los átomos.
Esta idea está profundamente relacionada con uno de los conceptos centrales de la tecnología cuántica: los sistemas cuánticos no pueden adoptar cualquier estado energético, sino que existen estados discretos que pueden controlarse y manipularse.
Este principio aparece hoy en diferentes plataformas de computación cuántica, como cúbits basados en átomos, iones atrapados o sistemas superconductores.
Grete Hermann: los fundamentos de la información cuántica
La mecánica cuántica no solo revolucionó la física, sino también nuestra forma de entender la información y la realidad.
La matemática y filósofa Grete Hermann realizó importantes análisis sobre los fundamentos conceptuales de la teoría cuántica, especialmente sobre el papel de la causalidad y el determinismo.
Sus estudios ayudaron a profundizar en una pregunta que sigue siendo central en la computación cuántica: ¿Qué información podemos extraer de un sistema cuántico y qué límites impone la propia naturaleza?
Décadas después, estas cuestiones dieron lugar al campo de la información cuántica, que estudia cómo almacenar, transmitir y procesar información utilizando fenómenos como la superposición y el entrelazamiento.
De la física cuántica a la información cuántica
Durante décadas, la mecánica cuántica fue principalmente una teoría para describir la naturaleza. Pero en la segunda mitad del siglo XX apareció una nueva pregunta:
¿Y si pudiéramos utilizar las propiedades cuánticas para procesar información?
Así nació la computación cuántica.
Mientras los ordenadores clásicos utilizan bits que pueden tener valor 0 o 1, los ordenadores cuánticos utilizan cúbits, que pueden aprovechar la superposición para representar combinaciones de estados.
Esto no significa simplemente que sean “ordenadores más rápidos”, sino que funcionan de una manera diferente. Algunos problemas que son extremadamente complejos para un ordenador clásico pueden abordarse de una forma completamente nueva mediante algoritmos cuánticos.
Las científicas que están construyendo la era cuántica
La computación cuántica actual se enfrenta a uno de sus mayores retos: convertir un fenómeno físico extremadamente sensible en una tecnología fiable. Los cúbits son sistemas muy delicados que pueden perder información debido al ruido y a las interacciones con el entorno. Para lograr ordenadores cuánticos útiles no basta con crear cúbits: es necesario proteger la información cuántica.
En este desafío, varias científicas han realizado contribuciones fundamentales. Entre ellas, queremos destacar dos:
Dorit Aharonov: hacer posible la computación cuántica tolerante a fallos
La física e informática teórica Dorit Aharonov es una de las figuras clave en el desarrollo de la computación cuántica moderna. Uno de sus trabajos más influyentes es el artículo: “Fault-Tolerant Quantum Computation with Constant Error Rate” (1997), junto con Michael Ben-Or. En esta investigación demostraron un resultado fundamental: un ordenador cuántico podría seguir funcionando incluso cuando sus componentes tienen una cierta tasa de error, siempre que esos errores estén por debajo de un umbral determinado. Esta idea fue revolucionaria porque resolvía uno de los principales obstáculos de la computación cuántica: si cada operación cuántica introduce pequeños errores, ¿cómo podemos ejecutar algoritmos largos sin que el resultado se destruya? La respuesta fue la computación cuántica tolerante a fallos, basada en:
– codificar la información cuántica de forma redundante,
– detectar errores sin medir directamente el estado cuántico,
– recuperar la información original mediante técnicas de corrección cuántica.
Sin este concepto, los ordenadores cuánticos a gran escala serían prácticamente imposibles.
Más recientemente, Aharonov también ha trabajado en la conexión entre computación cuántica y experimentos físicos, explorando cómo los algoritmos cuánticos pueden utilizarse para mejorar la forma en la que estudiamos sistemas complejos. En el artículo “Quantum Algorithmic Measurement” (2022) propone un marco para analizar experimentos físicos desde la perspectiva de la teoría de la computación cuántica.
Su trayectoria representa una conexión entre dos mundos: entender qué puede calcular una máquina cuántica y cómo podemos construirla en la práctica.
Barbara Terhal: proteger la información cuántica del ruido
La física teórica Barbara Terhal es otra de las grandes referentes mundiales en información cuántica y corrección de errores. Uno de sus trabajos más destacados es la revisión: “Quantum Error Correction for Quantum Memories” (2015), publicada en Reviews of Modern Physics. Este trabajo se ha convertido en una referencia fundamental para comprender cómo proteger información almacenada en sistemas cuánticos. En un ordenador clásico, si un bit cambia accidentalmente de 0 a 1, podemos copiar la información y corregir el error. Pero en un sistema cuántico esto no funciona igual: no podemos copiar un estado cuántico desconocido y tampoco podemos observarlo directamente sin modificarlo.
La corrección de errores cuánticos propone una solución diferente:
– distribuir la información de un cúbit lógico entre varios cúbits físicos,
– detectar patrones de error,
– corregir las alteraciones manteniendo las propiedades cuánticas.
Terhal ha contribuido especialmente al estudio de:
– códigos cuánticos estabilizadores,
– códigos topológicos,
– arquitecturas basadas en surface codes,
– condiciones necesarias para construir ordenadores cuánticos tolerantes a fallos.
También ha trabajado en nuevas aproximaciones para hacer escalables estas técnicas, incluyendo métodos relacionados con cúbits bosónicos y arquitecturas futuras de corrección cuántica.
Su investigación aborda una de las preguntas más importantes de la era cuántica: ¿Cómo podemos conservar información cuántica durante el tiempo suficiente para realizar cálculos útiles?
El trabajo de científicas como Aharonov y Terhal muestra que la computación cuántica no depende únicamente de fabricar procesadores más potentes. El verdadero reto está en comprender profundamente la naturaleza cuántica de la información y desarrollar las herramientas matemáticas y físicas que permitan controlarla. La próxima generación de ordenadores cuánticos será posible gracias a décadas de investigación fundamental, y muchas mujeres científicas han sido protagonistas esenciales de este camino.
El futuro cuántico necesita más talento femenino
La historia demuestra que el avance científico nace de la diversidad de ideas y perspectivas.
Sin embargo, las mujeres siguen estando infrarrepresentadas en muchas áreas STEM, especialmente en disciplinas altamente especializadas como la física cuántica y la computación cuántica.
Dar visibilidad a referentes femeninas no es solo reconocer el pasado. También es una forma de inspirar a nuevas generaciones de investigadoras para que participen en la construcción de las tecnologías que definirán nuestro futuro.
La computación cuántica es el resultado de más de cien años de conocimiento acumulado. El próximo capítulo de esta historia todavía está por escribir, y necesitamos que sea escrito con todo el talento disponible.
