Primeros pasos en el ámbito de los sensores cuánticos. He visto la película Doctor Strange en el multiverso de la locura con mi hijo mayor. Es un apasionado de la saga de Marvel y alguna vez me ha oído hablar de la computación cuántica y de su futuro en algunos campos como la seguridad, la sensórica o la optimización de procesos. Así que era cuestión de tiempo ver al bueno de Dr. Strange y sus amigos de nuevo. Tengo que decir que no me disgustó. Además, la película presenta varios conceptos de física cuántica, como la inversión temporal y la teoría de las dimensiones múltiples, y no está mal: dos horas de acción y aventura en una tarde fría y gris.

Juan Antonio Relaño

A pesar de la confusión generalizada sobre la tecnología cuántica, hay que reconocer que plantea un futuro prometedor. Uno de los principales indicadores lo encontramos en los avances que se están produciendo en materia de procesamiento de datos y de sensores, que evidencian que ya estamos superando los límites de lo posible.

Todo esto es posible, en parte, gracias a la apuesta global por esta industria emergente, que nos está permitiendo descubrir todo su potencial. Sin ir más lejos, si hacemos un repaso a las inversiones de los últimos años en este sector, encontramos que en 2021 se invirtieron 22.000 millones de dólares en todo el mundo en tecnología cuántica. Pero es que el crecimiento de esta industria no ha hecho nada más que empezar, y las cifras hablan por sí solas.

El mercado de los sensores cuánticos

Los expertos del mercado predicen un auge exponencial de las aplicaciones de detección cuántica en los próximos años. En concreto, se espera que el mercado de sensores cuánticos crezca hasta 7000 millones de dólares según datos ofrecidos por McKinsey & Co.

Si centramos el foco en las áreas de negocio con mayor alcance, encontramos cifras que revelan el potencial anual del mercado mundial de aplicaciones para sectores como la medicina y la movilidad. Según datos ofrecidos por Bosch, compañía líder en tecnología y servicios, a mediados de la próxima década alcanzará los miles de millones de dólares.

Se espera que el mercado de sensores cuánticos crezca hasta 7000 millones de dólares, según McKinsey

Además, merece la pena mencionar que determinadas áreas de aplicación potencial de los sensores cuánticos, como es el caso de la interfaz cerebro-ordenador (BCI, brain-computer interface por sus siglas en inglés), tendrán —por sí solas— un valor de más de cinco mil millones de dólares anuales a largo plazo.

Esto son también cálculos ofrecidos por la multinacional alemana, que lleva una trayectoria de diez años de investigación en este campo emergente con el objetivo de ocupar una posición de liderazgo en sensores cuánticos para medicina y movilidad.

Es precisamente en este escenario donde la investigación constituye una prioridad absoluta. Además, será imprescindible que llevemos a cabo esta labor de la forma más eficiente y ágil posible, para poder así transformar y materializar los excelentes resultados de nuestras investigaciones en productos y soluciones de calidad.

Tecnología médica para salvar vidas

Los sensores cuánticos podrían ayudar a salvar vidas en el futuro. En el ámbito de la medicina, podrían utilizarse para detectar precozmente enfermedades de tipo neurológico como el Parkinson o el Alzheimer. Estos sensores son capaces de medir los campos magnéticos producidos por las neuronas, lo que permitiría detectar los cambios que se producen antes de que se manifiesten los síntomas de la enfermedad.

Además, esta tecnología podría facilitar la medición del campo magnético natural del corazón, facilitando la posibilidad de hacer mediciones sencillas durante un periodo de tiempo más largo, ya que pueden proporcionar muchos más datos que la electrocardiografía (ECG) actual.

Futuro tecnológico de la medicinaHay que tener en cuenta que un electrocardiograma se aplica directamente sobre la piel mediante electrodos y, si éstos se desplazan, las mediciones son inexactas.

Además, en caso de urgencia, la colocación de la máquina de electrocardiograma ocupa un espacio de tiempo muy valioso. Los sensores cuánticos, por el contrario, pueden incorporarse a objetos como prendas de vestir o colchones.

Este avance no solo acelera el diagnóstico en urgencias, sino que también hace que la monitorización en casa sea más fácil y precisa. Así, por primera vez, está al alcance la detección precoz sin contacto de la fibrilación auricular, una de las causas de accidentes cerebrovasculares mortales, insuficiencia cardíaca y demencia.

Un ejemplo de su uso futuro son los sensores que registran los impulsos nerviosos para controlar miembros artificiales, cuya aplicación permite mejorar la calidad de vida de los pacientes. Del mismo modo, la computación cuántica cambiará las reglas del juego a la hora de descubrir nuevos materiales y fármacos que salven vidas.

En definitiva, la investigación e inversión en sensores cuánticos en el ámbito de la medicina nos permitirá avanzar en el diagnóstico precoz de enfermedades que, con ayuda de esta tecnología, nos permitiría, en el mejor de los casos, conducir a la prevención de accidentes cerebrovasculares mortales.

Miniaturización

Si buscamos la eficiencia en los procesos debemos focalizarnos en crear sensores de un tamaño cada vez más reducido. La clave reside en lograr miniaturizar los sensores cuánticos hasta que se puedan integrar en un solo chip.

Son numerosas las ventajas que ofrece este menor tamaño, como la precisión a la hora de realizar mediciones y los beneficios que se obtienen en aplicaciones industriales, en vehículos, en aviones o incluso en las salas de urgencias de los hospitales.

Además, los sensores más pequeños son también más manejables y portátiles, más baratos de producir y, por lo tanto, más escalables. El prototipo de sensor más pequeño que existe actualmente ha sido diseñado por Bosch y su dimensión es de, aproximadamente, el tamaño de un teléfono móvil. Todos estos avances podrían abrir el camino a otras aplicaciones de los sensores.

Los sensores cuánticos también tienen su ámbito de actuación en el sector de la movilidad. Un ejemplo de ello lo encontramos en las soluciones de navegación.  Hay que tener en cuenta que los sistemas de posicionamiento global (GPS) que utilizamos hasta ahora no garantizan una conexión completamente segura, ya que puede verse afectada por interferencias.

Por su parte, los sensores cuánticos ofrecen una mayor garantía en la navegación, ya que son resistentes a las influencias externas: su funcionamiento incluye la medición del campo magnético terrestre, que no presenta ningún tipo de variación.

Las tecnologías cuánticas preparan el terreno para una navegación ultra precisa tanto en el aire como en tierra o, incluso, en el agua

Además, los avances en el desarrollo de tecnologías cuánticas en el sector de la movilidad preparan el terreno para una navegación ultra precisa en cualquiera de sus ámbitos de actuación, tanto en aire como en tierra o, incluso, en el agua.

Otro de los sectores donde esta tecnología puede reportar numerosos beneficios adicionales lo encontramos en la electromovilidad, algo que resulta clave si queremos avanzar hacia un modelo de transporte respetuoso con el medio ambiente.

En el futuro, los sensores cuánticos podrían utilizarse para realizar mediciones del campo magnético de la corriente eléctrica con mucha más precisión y, de esta forma, determinar el nivel exacto de carga de la batería. El resultado sería una determinación más fiable de la autonomía restante, lo que permitiría planificar mejor los viajes.

La unión hace la fuerza

Pero para que se puedan ver resultados, y aumentar también el beneficio práctico que prometen los efectos cuánticos en todos los ámbitos —desde el desarrollo de sistemas de propulsión neutros en carbono hasta la optimización del diagnóstico neurológico—, se vuelve imprescindible la creación de nuevos modelos de puesta en común.

Desde hace muchos años, Bosch ha estado realizando una amplia investigación en detección cuántica, avanzando en su posicionamiento en esta área con el fin de sentar las bases de futuros modelos de negocio. En este sentido, como empresa global con alianzas y experiencia en tecnología cuántica, la compañía ya está impulsando la innovación en este mercado en el entorno de las startups.

Computación cuántica en medicinaCon el fin de compartir el fuerte crecimiento que se espera para este mercado, desde el año 2022 Bosch cuenta con una unidad de negocio enfocada en comercializar sensores cuánticos: Bosch Quantum Sensing.

Bosch Quantum Sensing es una startup fundada a principios de 2022. Actualmente emplea a cerca de treinta profesionales especializados en este campo y permite la puesta en común de los resultados de la investigación realizada hasta el momento, así como su cristalización en productos. Además, el objetivo —durante los próximos dos años—está en comenzar a trabajar con los primeros clientes potenciales de las industrias médica y de la movilidad, y ya en aplicaciones específicas.

Las tecnologías cuánticas de nueva generación están teniendo un impacto significativo en la sociedad y prometen innovaciones disruptivas. Sus efectos y los descubrimientos científicos ya se están integrando en prototipos, revolucionando las industrias influidas por su enorme potencial. Desde el sector trabajamos constantemente para que las tecnologías cuánticas desarrollen todo su potencial y solo podremos conseguirlo juntos.

Juntos, como Dr. Strange que tendrá que acudir a sus amigos para viajar por el multiverso y, entre todos, detener a Wanda, que ha sucumbido al oscuro poder de la Bruja Escarlata. Pero eso, claro, eso es tema de otro artículo.

Precisión

En el ámbito de la medicina, los sensores cuánticos permiten mediciones casi mil veces más precisas que los actuales sensores MEMS (micro electro-mechanical systems, por sus siglas en inglés) y podrán detectar antes las enfermedades neurológicas. Estos sensores logran una precisión sin precedentes gracias a su capacidad para detectar estados cuánticos individuales antes y después de la medición.