{"id":48650,"date":"2025-12-18T09:25:20","date_gmt":"2025-12-18T14:25:20","guid":{"rendered":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/?p=48650"},"modified":"2025-12-18T09:26:49","modified_gmt":"2025-12-18T14:26:49","slug":"fisica-cuantica-metrologia-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/fisica-cuantica-metrologia-cuantica\/","title":{"rendered":"Los aportes de la ciencia colombiana para medir con precisi\u00f3n usando f\u00edsica cu\u00e1ntica\u00a0"},"content":{"rendered":"\n

Una de las recomendaciones que dej\u00f3 la Misi\u00f3n Internacional de Sabios de 2019<\/a> en Colombia fue la de reaccionar cuanto antes a la segunda revoluci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/a> El pa\u00eds necesita ingresar a la industria cu\u00e1ntica global y para ello desarrollar capacidades locales en f\u00edsica cu\u00e1ntica. Actualmente se est\u00e1 ejecutando el primer proyecto interuniversitario financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnolog\u00eda e Innovaci\u00f3n (Minciencias) enfocado en la producci\u00f3n de tecnolog\u00edas de este tipo a la colombiana. <\/p>\n\n\n\n

El proyecto se llama \u2018Ampliaci\u00f3n del uso de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica desde el punto de vista experimental y su relaci\u00f3n con la teor\u00eda, generando desarrollos en tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas \u00fatiles para metrolog\u00eda y computaci\u00f3n cu\u00e1ntica a nivel nacional\u2019. Participan en \u00e9l cuatro universidades \u2014Universidad Nacional de Colombia, Pontificia Universidad Javeriana, Universidad de los Andes y Universidad del Quind\u00edo\u2014, cuatro aliados estrat\u00e9gicos \u2014Instituto Nacional de Metrolog\u00eda (INM), Maloka, la Sociedad Colombiana de Ingenier\u00eda F\u00edsica y la empresa MB Metrolog\u00eda \u2014, as\u00ed como 10 departamentos. <\/p>\n\n\n\n

\u201cEste proyecto representa la puerta de entrada a la modernizaci\u00f3n del pa\u00eds en t\u00e9rminos de ciencia y tecnolog\u00eda\u201d, afirma Herbert Vinck Posada<\/a>, doctor en F\u00edsica de la Universidad de Antioquia, profesor titular del Departamento de F\u00edsica de la Universidad Nacional, investigador principal y director general del proyecto. Seg\u00fan \u00e9l, \u201cla mec\u00e1nica cu\u00e1ntica marca la l\u00ednea de lo que va a pasar en el mudo en t\u00e9rminos de tecnolog\u00eda e industria en las pr\u00f3ximas d\u00e9cadas\u201d, y Colombia debe prepararse y adaptarse. <\/p>\n\n\n\n

Medir con mayor precisi\u00f3n, uno de los retos cu\u00e1nticos de Colombia<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Precisamente, uno de los objetivos gruesos del proyecto es la actualizaci\u00f3n de los patrones oficiales de medici\u00f3n del pa\u00eds, a cargo del Instituto Nacional de Metrolog\u00eda<\/a>. La metrolog\u00eda es la rama de la ciencia que se dedica a desarrollar est\u00e1ndares fiables de medici\u00f3n para lograr la mayor exactitud posible y garantizar la confiabilidad necesaria para realizar actividades comerciales, industriales y cient\u00edficas. <\/p>\n\n\n\n

Una de las tareas de la metrolog\u00eda es el establecimiento de los patrones de medida necesarios para calcular las unidades fundamentales, las cuales son: el metro (m), el kilogramo (kg), el segundo (s), el amperio (A), el kelvin (K), el mol (mol) y la candela (cd). \u00bfAlguna vez se ha preguntado c\u00f3mo sabemos que un kilogramo es un kilogramo, o que un metro es un metro? \u00bfC\u00f3mo estamos seguros de que el kilogramo de tomates que compramos es realmente un kilogramo? \u00bfO que el metro que tenemos en la casa efectivamente mide un metro?<\/p>\n\n\n\n

Lo sabemos porque as\u00ed lo hemos acordado entre los seres humanos. En 1799, en Par\u00eds, se instauraron los primeros patrones internacionales de medici\u00f3n: una barra de platino para el metro \u2014correspondiente a un fragmento de la distancia calculada entre el Polo Norte y la l\u00ednea del Ecuador, a lo largo del meridiano que pasa por Par\u00eds\u2014 y un cilindro para el kilogramo, tambi\u00e9n de platino, que representaba la masa de 10 cent\u00edmetros c\u00fabicos de agua destilada.<\/p>\n\n\n\n

\"Patr\u00f3n
As\u00ed se ve\u00eda el metro patr\u00f3n que se instaur\u00f3 en Par\u00eds a finales del siglo XVIII. Fuente: Cristophe Ena \/ AP <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

\u201cQuien quisiera saber cu\u00e1nto era un metro o un kilogramo\u00a0ten\u00eda que ir hasta Par\u00eds a tomar la medida a partir de esos artefactos\u201d, cuenta Juan Carlos Salcedo Reyes<\/a>,\u00a0doctor en Ciencias especializado en F\u00edsica,\u00a0profesor titular del Departamento de F\u00edsica de la Universidad Javeriana\u00a0e investigador\u00a0del proyecto. Esto, adem\u00e1s de significar desgaste y\u00a0desigualdades epist\u00e9micas entre las naciones, \u201cse prestaba para imprecisiones metrol\u00f3gicas de diversa \u00edndole, como la p\u00e9rdida de masa de platino de los artefactos, que con el paso de los a\u00f1os repercut\u00eda en el cambio de la medida\u201d, explica Salcedo.<\/p>\n\n\n\n

Poco a poco se establecieron patrones de medida m\u00e1s sofisticados, no s\u00f3lo del metro y del kilogramo, sino tambi\u00e9n de las dem\u00e1s unidades. Tambi\u00e9n se actualizaron los acuerdos entre pa\u00edses, se cre\u00f3 la Convenci\u00f3n Metro<\/a> y se estableci\u00f3 el Sistema Internacional de Unidades (SI). A pesar de que la Convenci\u00f3n Metro existe desde 1875, Colombia apenas se adhiri\u00f3 en 2012. Un a\u00f1o antes hab\u00eda creado el Instituto Nacional de Metrolog\u00eda (INM), autoridad cient\u00edfica nacional sobre los patrones de medida.<\/p>\n\n\n\n

Y mientras el pa\u00eds empezaba a nivelarse en t\u00e9rminos metrol\u00f3gicos frente a los est\u00e1ndares internacionales \u2014adquiriendo los artefactos necesarios para definir los patrones de medida\u2014 el SI cambi\u00f3 radicalmente en 2019 con la aplicaci\u00f3n de la f\u00edsica cu\u00e1ntica a la metrolog\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

\u201cEn 2019, m\u00e1s de 200 pa\u00edses firmaron un acuerdo internacional en el que se acord\u00f3 que todas las unidades fundamentales iban a quedar supeditadas a constantes universales<\/a>\u201d, relata Mariano Real, jefe del Departamento de Metrolog\u00eda Cu\u00e1ntica del Instituto Nacional de Tecnolog\u00eda Industrial de Argentina, aliado internacional del proyecto. Las constantes universales son constantes f\u00edsicas como la velocidad de la luz en el vac\u00edo (c); la constante de Planck (h); la carga elemental (e); la constante de Boltzmann (k) y la constante de Avogrado (NA).<\/p>\n\n\n\n

\"Las
Las siete unidades fundamentales de medida relacionadas con las constantes universales. Fuente: Sistema Internacional de Unidades (SI) <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Seg\u00fan Real, \u201ces posible relacionar cada una de estas constantes universales con un ejercicio de medici\u00f3n que arroje como resultado la unidad fundamental de medida que se est\u00e1 buscando\u201d. B\u00e1sicamente, se trata de hacer un experimento cu\u00e1ntico que involucre alguna de las constantes y cuyo resultado sea la unidad de medida. \u201cEso se llama realizar la unidad\u201d, explica Real.<\/p>\n\n\n\n

Por ejemplo, el c\u00e1lculo del metro ya no se define con un artefacto de metal que emula una fracci\u00f3n de distancia en la tierra, sino como la distancia que recorre la luz en el vac\u00edo (c) en un fragmento de segundo (1\/299.792.458 s). Para calcular esa distancia se puede hacer un experimento cu\u00e1ntico con un peine de frecuencias \u00f3pticas, que es un l\u00e1ser de alta precisi\u00f3n con el que se pueden medir con exactitud las longitudes recorridas por los fotones en ciertos intervalos de tiempo.<\/p>\n\n\n\n

\"Experimento
Laboratorio de Metrolog\u00eda Cu\u00e1ntica UNAL. Foto: Red Nacional Colombiana de Tecnolog\u00edas Cu\u00e1nticas. https:\/\/tecnologiascuanticas.org\/ <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Y as\u00ed, para calcular con precisi\u00f3n las siete unidades fundamentales de medida se deben realizar experimentos cu\u00e1nticos que arrojen las magnitudes de cu\u00e1nto es un kilogramo, cu\u00e1nto un metro, cu\u00e1nto un amperio, cu\u00e1nto un segundo, etc. La realizaci\u00f3n de estos experimentos cu\u00e1nticos es clave para el Instituto Nacional de Metrolog\u00eda (INM) de Colombia, pues es necesario establecer los patrones de medida a partir de los cuales los cuales deber\u00e1n calibrarse las diferentes industrias del pa\u00eds.<\/p>\n\n\n\n

Este proyecto, financiado por Minciencias, tiene entre sus metas desarrollar el experimento cu\u00e1ntico que realiza la unidad de resistencia el\u00e9ctrica, de la cual se deriva el amperio. El profesor Juan Carlos Salcedo, del Departamento de F\u00edsica de la Javeriana, lidera la realizaci\u00f3n del patr\u00f3n de resistencia el\u00e9ctrica a partir del efecto Hall cu\u00e1ntico con heteroestructuras semiconductoras.<\/p>\n\n\n\n

Al acecho del efecto Hall cu\u00e1ntico<\/h4>\n\n\n\n

En otras palabras, los investigadores buscan cu\u00e1l es la vara de platino que les ayudar\u00e1 a definir, con la precisi\u00f3n de la f\u00edsica cu\u00e1ntica, a cu\u00e1nto equivale un amperio (A), que es la unidad fundamental de intensidad de la corriente el\u00e9ctrica. Para que se haga una idea, el tomacorriente de su casa suele tener entre 15 y 20 A. Para describir esta unidad, la metrolog\u00eda cu\u00e1ntica la define en t\u00e9rminos de la resistencia el\u00e9ctrica, es decir, la oposici\u00f3n que ofrece cierto material a una corriente de electrones. Para ello debe producirse en laboratorio un efecto llamado Hall cu\u00e1ntico, para el que se requiere la elaboraci\u00f3n de un diminuto chip, del tama\u00f1o de apenas unos cuantos cabellos humanos.<\/p>\n\n\n\n

\"Experimento
En los peque\u00f1os bloques negros se realiza el efecto Hall cu\u00e1ntico. El profesor Juan Carlos Salcedo sostiene un cabello para imaginarnos el tama\u00f1o del experimento. Foto: Pesquisa Javeriana <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

En pocas palabras, la idea es alinear una serie de capas \u2014o pel\u00edculas\u2014 tan, pero tan delgadas, que se pueda crear entre ellas una interfaz de dos dimensiones en la que queden \u201catrapados\u201d los electrones. \u201cLos fen\u00f3menos cu\u00e1nticos aparecen cuando confinas las part\u00edculas, cuando restringes su movimiento, eso se llama un corral cu\u00e1ntico\u201d, explica Salcedo. Al hacerlo, la energ\u00eda de los electrones se \u201ccuantiza\u201d en valores discretos, es decir, no toma cualquier valor, sino unos espec\u00edficos, determinados.<\/p>\n\n\n\n

Por eso, despu\u00e9s de tener los electrones atrapados en la peque\u00f1a muestra \u2014llamada Gas Bidimensional de Electrones\u2014 que est\u00e1 elaborando el profesor Salcedo, lo que sigue es enviar una corriente el\u00e9ctrica que atraviese la muestra y aplicar, de manera perpendicular, un campo magn\u00e9tico de 16 teslas. Los electrones entonces seguir\u00e1n unas trayectorias muy espec\u00edficas. Cuando este experimento se hace en un ambiente con temperatura a \u2013272.15\u00b0C, \u201csiempre se obtiene el mismo valor\u201d, afirma Salcedo. Ese valor es el resultado del efecto Hall cu\u00e1ntico a partir del cual, junto con el efecto Josephson que proporciona el patr\u00f3n de voltaje, se deriva el valor del amperio (A).<\/p>\n\n\n\n

\"Efecto
Ampliaci\u00f3n de la muestra sobre la que se realiza el efecto Hall cu\u00e1ntico. La l\u00ednea que atraviesa la imagen es un cabello. Foto: Pesquisa Javeriana <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Colombia quiere cuantizarse<\/h4>\n\n\n\n

\u201cLa idea es dejar instalada esta infraestructura experimental para el Instituto Nacional de Metrolog\u00eda\u201d, dice Salcedo. Pero este proyecto, adem\u00e1s de contribuir al establecimiento del patr\u00f3n metrol\u00f3gico fundamental de resistencia el\u00e9ctrica en Colombia, tambi\u00e9n aporta al desarrollo de tecnolog\u00edas que sirven para el desarrollo de la industria de semiconductores y computaci\u00f3n cu\u00e1ntica en el pa\u00eds.<\/p>\n\n\n\n

“Tenemos el compromiso de mejorar la capacidad instalada en la direcci\u00f3n de las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas tanto en lo cient\u00edfico, como en lo tecnol\u00f3gico\u201d, dice Herbert Vinck, f\u00edsico de la UNAL y director general del proyecto. De hecho, gracias a este proyecto se cre\u00f3 la Red Nacional Colombiana de Tecnolog\u00edas Cu\u00e1nticas<\/a>, en la que participan la mayor\u00eda de los grupos de investigaci\u00f3n y desarrollo de este tema en el pa\u00eds. \u201cLa idea es convertirnos en una voz permanente de recomendaciones hacia el pa\u00eds que ojal\u00e1 trascienda a los gobiernos\u201d, afirma Vinck.<\/p>\n\n\n\n

Gracias al trabajo mancomunado de estos cient\u00edficos apasionados por lo que no alcanzamos a ver, Colombia hoy se actualiza en f\u00edsica cu\u00e1ntica y se prepara para el futuro. Porque la f\u00edsica cu\u00e1ntica lleg\u00f3 para quedarse y el conocimiento de la naturaleza de las part\u00edculas m\u00e1s peque\u00f1as del universo cambiar\u00e1 el mundo.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Cuatro universidades colombianas est\u00e1n ejecutando el primer proyecto en f\u00edsica cu\u00e1ntica financiado por el Estado. La Universidad Javeriana participa en la realizaci\u00f3n del efecto Hall cu\u00e1ntico, clave para la actualizaci\u00f3n del sistema oficial de medidas del pa\u00eds. <\/p>\n","protected":false},"author":154,"featured_media":48685,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[127,1157],"tags":[371,1890,384,4815,4816],"class_list":{"0":"post-48650","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-innovacion","8":"category-destacadas","9":"tag-colombia","10":"tag-fisica-cuantica","11":"tag-mecanica-cuantica","12":"tag-metrologia","13":"tag-metrologia-cuantica"},"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/48650","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/users\/154"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=48650"}],"version-history":[{"count":20,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/48650\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":48708,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/48650\/revisions\/48708"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/media\/48685"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=48650"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=48650"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=48650"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}