Por: Milton Carvajal
Coautoría: Laura Vélez

La humanidad ha buscado, desde siempre, perfeccionar su desempeño en todo aquello que tiene a su alcance. En ese impulso por optimizar, medir y controlar, ha intentado dominar incluso fenómenos que no comprende del todo.

En el nacimiento de la era digital, los ingenieros soñaban con un mundo donde los cálculos se realizaran a la velocidad de la luz. Cada transistor era una puerta diminuta que podía estar abierta o cerrada: uno o cero, paso o bloqueo, encendido o apagado. Con millones de esas puertas organizadas en patrones microscópicos nació la computación moderna, y aquellos pequeños interruptores se convirtieron en la base de casi todo lo que sostiene a la civilización humana desde mediados del siglo XX. En ellos se codifica la información de cada mensaje de texto enviado, de cada fotografía tomada con un celular y de cada bit de datos presente en las herramientas digitales desarrolladas desde el auge de esta era.

Durante décadas, la meta fue clara: hacer los transistores cada vez más pequeños. Cada generación de chips integraba más transistores en menos espacio, siguiendo lo que Gordon Moore formuló como una ley empírica en 1965: el número de transistores por área en un chip se duplicaría aproximadamente cada dos años. Este desafío definió el progreso tecnológico durante medio siglo. Sin embargo, el material con el que se fabricaban los transistores estaba limitado por un mundo que entonces apenas comenzaba a delinearse y que incluso hoy no se comprende del todo: la física cuántica.

Cuando los transistores comenzaron a medir apenas unos cuantos nanómetros, lo impensable se volvió visible, tangible. Los electrones, que hasta entonces obedecían las leyes clásicas de la electricidad, comenzaron a escapar de sus circuitos y a fugarse por lugares por donde no deberían hacerlo. Esto no se debía a fallas en los materiales ni a defectos de fabricación, sino a un fenómeno curioso y difícil de imaginar: el efecto de tunelamiento cuántico.

Los fenómenos cuánticos ocurren porque, a escala atómica, la materia deja de comportarse como un conjunto de objetos definidos. Los electrones, en lugar de ocupar un punto exacto, existen como ondas de probabilidad. Pueden encontrarse en varios estados a la vez, en varios lugares a la vez, con distintas velocidades simultáneamente, hasta que son observados. Esa dualidad permite que, en ocasiones, una partícula atraviese una barrera incluso sin contar con la energía suficiente para hacerlo y sin romperla. Como si una pelota fuera lanzada contra una pared y, en vez de rebotar, apareciera al otro lado sin dejar rastro.

En los microprocesadores modernos, este fenómeno se traduce en corrientes de fuga: electrones que atraviesan los aislantes del transistor y generan pequeños pero constantes flujos indeseados de corriente.

Lo que a escala humana sería una imperfección mínima, en el mundo cuántico se convierte en un problema monumental. Cuando millones de transistores alcanzan este punto, cada uno dejando escapar una fracción de energía, la eficiencia buscada comienza a desvanecerse. La suma de estas fugas, por pequeñas que sean, termina produciendo mayor consumo energético, más calor y menor rendimiento.

Esta frontera cuántica dejó de ser una curiosidad teórica para convertirse en un problema real, observable y medible para la industria. La miniaturización —historia de éxito continuo durante décadas— encontró su límite en las propias leyes fundamentales del universo.

Hoy, los laboratorios de todo el planeta buscan soluciones en direcciones insospechadas: arquitecturas multinúcleo, chips tridimensionales, materiales bidimensionales como el grafeno y, por encima de todo, la promesa de una nueva era: la computación cuántica.

Con ella, en lugar de luchar contra la incertidumbre, los ingenieros intentan comprenderla y aprovecharla. El qubit, su unidad fundamental, no se limita al cero o al uno, sino que puede representar ambos valores simultáneamente gracias al fenómeno de la superposición cuántica. La misma propiedad que permite que los electrones se filtren entre las barreras del silicio se convierte ahora en un recurso para realizar cálculos imposibles para los computadores clásicos.

Mientras tanto, fuera de los laboratorios, miles de millones de personas caminan por las calles conectadas a sus teléfonos celulares sin sospechar que, detrás de cada toque en la pantalla, todo funciona gracias al mundo cuántico. Cada transistor de esos dispositivos es un espacio donde la materia se comporta de forma incierta, donde el azar y la probabilidad coexisten con la lógica y el diseño, y donde lo impensable —que incluso parece ficción— hace posible la cotidianidad del siglo XXI.

La física cuántica no solo habita en los aceleradores de partículas. Hace mucho dejó de existir únicamente en los experimentos de laboratorio o en los libros teóricos. Está en el brillo de una pantalla LED, en el funcionamiento de los sensores de las cámaras y en la precisión de los relojes atómicos que sincronizan los sistemas de posicionamiento global (GPS). La humanidad vive inmersa en un universo donde lo cuántico sostiene lo cotidiano, aunque no sea visible.

Más allá de los dispositivos que hoy se llevan en el bolsillo, los fenómenos cuánticos comienzan a perfilar transformaciones mucho más profundas. En la medicina podrían permitir diagnósticos más precisos y el desarrollo de materiales biocompatibles diseñados a escala atómica. Los sensores cuánticos prometen sistemas de navegación independientes de las señales satelitales y una optimización energética sin precedentes. La simulación de moléculas complejas abre la puerta al descubrimiento acelerado de nuevos fármacos y materiales revolucionarios. Incluso en las comunicaciones, la criptografía cuántica plantea esquemas de seguridad fundamentados en las propias leyes del universo. Lo que comenzó como una curiosidad microscópica en el interior del silicio es hoy un punto de inflexión capaz de redefinir industrias enteras en las próximas décadas.

La historia del transistor es, en última instancia, la historia del encuentro entre la estandarización de la ingeniería y el misterio de las leyes que rigen el universo. Durante décadas se intentó dominar la materia hasta su última frontera, y en ese intento se descubrió algo más profundo: que el límite no es solo técnico. No se trata únicamente de fabricación o diseño, sino de una realidad con implicaciones filosóficas profundas.

Al llegar a las escalas donde gobierna la física cuántica, la realidad deja de responder con la precisión absoluta que la ingeniería clásica presupone y necesita.

El objetivo ha cambiado: de construir dispositivos más pequeños o materiales más resistentes, a reconocer que, en el nivel más fundamental, la naturaleza funciona bajo probabilidades y no bajo certezas absolutas. La humanidad se encuentra ahora en el proceso de asumir ese reto para seguir creando. El desafío ya no consiste únicamente en controlar la materia, sino en comprender y aceptar su indeterminación.

La física cuántica recuerda constantemente al ser humano que incluso en el corazón de las máquinas más precisas late un universo incierto, regido por probabilidades infinitas.