La “brújula cuántica” de las aves y lo que revela sobre la física que sostiene nuestra vida
El físico José Edelstein, que estuvo de visita en el país en el marco de Nerdearla, explica cómo ciertos pájaros “ven” el campo magnético terrestre gracias a un fenómeno cuántico en la retina, y por qué la misma física —lejos de la ciencia ficción— ya sostiene tecnologías críticas como los relojes atómicos y el GPS. También advierte: la computación cuántica no será “una laptop para todos”, y su adopción masiva está mucho más lejos de lo que se promete.
¿Cómo se orientan las aves migratorias para recorrer miles de kilómetros y volver, año tras año, a los mismos sitios? Hay una hipótesis que dice que se guían por el débil campo magnético terrestre. Sin embargo esto no parece ser suficiente: ¿cómo podría un estímulo tan tenue marcar el rumbo con tanta precisión?
ITSitio entrevistó a José Edelstein, físico teórico, investigador, escritor y divulgador científico quien explica lo que parece inexplicable por medio de un caso paradigmático —el petirrojo americano (Turdus migratorius)— y una pieza clave: el criptocromo, una proteína presente en la retina de estas especies.
Edelstein, profesor de física teórica en la Universidad de Santiago de Compostela e investigador en el Instituto Galego de Física de Altas Enerxías, estuvo en el evento Nerdearla, hablando de esta fascinante teoría que recurre a la cuántica para explicar este comportamiento de las aves migratorias.
Una brújula en la retina: del fotón al mapa
El mecanismo, dice Edelstein, es esencialmente cuántico. Bajo luz verde o azul —no bajo luz roja— un fotón con suficiente energía ioniza la molécula de criptocromo (la proteína presente en la retina de los pájaros): arranca un electrón y deja otro en la molécula original. Ese par de electrones conserva una relación cuántica especial.
En palabras de José Edelstein, “cuando el criptocromo recibe luz verde o azul, arranca un electrón y lo separa de su compañero, pero ambos mantienen una propiedad cuántica que los hace oscilar al unísono”. Es decir, aunque estén apartados, siguen “conectados” por un instante. Lo interesante es que, al apagarse casi todas las demás interacciones, entra en juego un actor insospechado: el débil campo magnético terrestre. “La tasa de esa oscilación depende de la orientación del pájaro respecto al campo magnético”, detalla el físico. En términos sencillos: el propio planeta convierte el ojo del pájaro en una brújula, ajustando el ritmo de ese vaivén cuántico en función de hacia dónde mire el ave.
El fenómeno dura apenas unos microsegundos, pero es suficiente para que el sistema saque conclusiones estadísticas. “El par alterna entre un estado singlete y otro triplete… y cuando el electrón vuelve, hay dos caminos químicos distintos según sea uno u otro”, explica Edelstein. En la práctica, cada estado desencadena la producción de diferentes sustancias en proporciones distintas, y eso genera una especie de marca visual en la retina.
No es que el pájaro vea una flecha que diga “norte”, aclara el físico, sino que percibe zonas más nítidas o más oscuras según su orientación. La naturaleza, resume Edelstein, aprovecha la cuántica “lo justo y necesario”: apenas unos microsegundos bastan para que un proceso invisible se convierta en la brújula que guía viajes de miles de kilómetros.
Metrología cuántica: donde la cuántica ya gana por goleada
Para el físico, la rama más exitosa y tangible hoy de la cuántica es la metrología: usar principios cuánticos para medir mejor. De ahí derivan relojes atómicos y, por extensión, la precisión del GPS. “Si no pudiéramos cronometrar con exactitudes de nanosegundos, un error minúsculo se traduciría en metros de deriva que harían imprácticas muchas aplicaciones”, explicó el experto. En otras palabras: parte de la infraestructura que damos por sentada —logística, movilidad, sincronización financiera y de redes— ya vive de la cuántica.
Computación cuántica: ni laptop del futuro ni varita mágica
El impacto visible y transversal de la computación cuántica podría tardar décadas. Puede haber “demostraciones ruidosas” y avances puntuales, pero la distancia entre el laboratorio y la utilidad industrial-general es grande.
“Si nos despertáramos en 2050 sin una computadora cuántica de uso generalizado, no me sorprendería”, asegura el investigador.
En relación a la computación cuántica, Edelstein plantea lo siguiente:
- Casos de uso de nicho y alto valor: simulación cuántica de moléculas y materiales, crucial para farma y química avanzada. Aquí la ventaja es conceptual: simular lo cuántico con una máquina cuántica.
- Lo que no veremos en un futuro cercano: una “notebook cuántica hogareña”. La coherencia —esa propiedad frágil que también vimos en las aves— dura milisegundos o menos en hardware actual. “Mantenerla requiere aislamiento extremo y ultrafrío; pero para cargar y leer datos hay que tocar el sistema, lo que introduce errores”, analiza Edelstein. Escalar el sistema es un desafío muy complejo.
La ciencia como administración del error
Lejos del triunfalismo, Edelstein reivindica “una ética del error administrado”: la ciencia progresa equivocándose mejor cada día. No ofrece certezas inmutables, sino modelos que se corrigen al confrontarse con la realidad. Esa actitud contrasta con discursos que prometen “llaves” absolutas o extrapolan hallazgos fuera de escala.
“La cuántica es la teoría más comprendida que tenemos —aunque su interpretación nos siga resultando contraintuitiva— y su potencia reside tanto en lo que explica (de las moléculas a los relojes) como en preguntas nuevas que habilita”, concluye el investigador.
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