Por: Pablo Correa. Tomado de El Espectador.

Cuando se consolide el primer computador cuántico, la vida sobre este planeta no volverá a ser igual. Los físicos colombianos John Reina, Cristian Susa y Andrés Ducuara, con pocos recursos pero muchas ideas, se han metido en la carrera por desarrollar máquinas que podrían resolver en segundos problemas que tomarían miles de años a un computador clásico.

Si ha estado descuidado con las noticias de ciencia de los últimos meses hay una que no debería ignorar: las mejores mentes de este planeta, y también las más millonarias, están metidas en una carrera por desarrollar un computador cuántico. ¿Qué es un computador cuántico? Una máquina que podría hacer parecer a los computadores actuales simples ábacos para niños.

El año pasado un par de noticias dejaron sudando frío a más de uno. Los primeros días de febrero de 2019, IBM presentó una gran caja de vidrio negro, de dos metros de largo por dos de ancho, con su primer computador cuántico incorporado: el IBM Q System One. Descrestaron a unos pero no a otros que sabían que en esta carrera, como en las de la Fórmula 1, hay que demostrar las victorias con velocidad. IBM no había logrado la “supremacía cuántica”, hacer algo que ningún computador clásico pueda hacer.

Siete meses después, en septiembre del año pasado, Google, otro de los gigantes en esta carrera, dijo que había logrado esa supremacía: su procesador cuántico había realizado en tan solo tres minutos y veinte segundos un cálculo que a la supercomputadora más avanzada de hoy le tomaría alrededor de 10.000 años. El debate técnico sobre el verdadero alcance del anuncio fue acalorado.

Chinos, estadounidenses, europeos y grupos en otras potencias económicas están explorando las mejores estrategias para ganar la carrera. Con pocos recursos pero buenas ideas y tenacidad, tres físicos colombianos decidieron hace varios años que también se sumaban al desafío. Se trata de John Henry Reina Estupiñán, director del reciente Centro de Investigación e Innovación en Bioinformática y Fotónica (Cibiofi), de la Universidad del Valle; Cristian Edwin Susa Quintero, profesor de Física de la Universidad de Córdoba, y Andrés Felipe Ducuara García, estudiante de doctorado en Ingeniería Cuántica en la Universidad de Bristol, Reino Unido.

Ayer los tres ganaron el Premio Alejandro Ángel Escobar en la categoría Ciencias Exactas, Físicas y Naturales por un trabajo titulado “Propiedades cuánticas de sistemas físicos: contribuciones a la teoría de la información y al desarrollo de tecnologías cuánticas”.

Los tres se conocieron en los salones de la U. del Valle. John Reina había regresado de la U. de Oxford en 2005, tras concluir un doctorado, con muchas ganas de impulsar el estudio de ciencias de la información cuántica en Colombia. En Inglaterra trabajó en modelos para procesar información cuántica usando átomos artificiales. “Los átomos artificiales son nanoestructuras que se generan con diferentes materiales y tienen diferentes propiedades electrónicas que simulan la estructura de los átomos naturales”, explica Reina. “Allí se pueden depositar electrones que interactúan entre sí. Controlar esas interacciones, por ejemplo usando láseres o campos magnéticos, permite implementar compuertas cuánticas, que son la base de la computación cuántica”.

Un alumno que quedó descrestado con todas esas ideas fue Cristian Susa. Apenas iba en tercer semestre, pero decidió meterle el diente al tema. Leyó, tomó otros cursos, se sumó al grupo de investigación de Reina, hizo su maestría en la U. del Valle y luego siguió con un doctorado en la misma universidad. Una parte de los esfuerzos de Susa se concentraron en plantear a nivel teórico las posibilidades de controlar moléculas individuales para convertirlas en la base de computadores cuánticos: el hardware. Otros grupos como Google usan corrientes superconductoras a temperaturas muy bajas (ultrafrías) y otros átomos ionizados, trampas de iones o átomos artificiales, como hizo Reina en Inglaterra.

Larry Greenemeier, editor de tecnología de la revista Scientific American, explicaba la diferencia entre los computadores convencionales y los cuánticos de la siguiente manera: “En un procesador de computadora convencional, un transistor es como una moneda con la cara hacia arriba o hacia abajo. Pero si te pregunto si esa moneda es cara o sello mientras está girando, podrías decir que la respuesta es ambas. Eso es lo que constituye una computadora cuántica… Trescientas monedas, todavía un número relativamente pequeño, representarían más estados que átomos en el universo”. En el caso del trabajo de Reina y Susa, esas monedas son las moléculas individuales acopladas en una red cuántica que eligieron estudiar y reemplazarían la corriente de los transistores clásicos.

Pero ahí no termina el aporte de los tres físicos. También estudiaron las extrañas propiedades, correlaciones, que se establecen entre las partículas cuánticas, entre los bits cuánticos o qubits, la unidad básica de la información cuántica. Una tarea que continuó y amplió Andrés Ducuara. “Estamos hablando de un procesamiento masivo de información, en paralelo, porque todo se hace simultáneamente, a diferencia de los computadores clásicos. Entender las propiedades de estos qubits y la forma en que se hablan entre ellos fue parte del trabajo de Andrés", explicó Reina.

En 2015, gracias a un proyecto de regalías, Reina logró consolidar un laboratorio dotado con láseres de alta resolución y dispositivos ópticos y mecánicos, y así pasar de la teoría a la experimentación cuántica. El trabajo teórico de todos estos años, junto a algunos experimentos de laboratorio, ha ido quedando consolidado en una serie de artículos científicos publicados en revistas de alto impacto. En palabras del jurado del premio, el más prestigioso del país en ciencia, “es un trabajo increíblemente bien hecho. Con un estándar técnico muy alto, con investigadores locales, pero al mismo tiempo la investigación muestra un alto relacionamiento internacional. Propone aplicaciones en todos los campos que ya está generando una nueva revolución. Las contribuciones que hace no solo abordan aspectos teóricos, sino teoría de juegos; también habla de la teoría de la información y de la posibilidad de crear dispositivos cuánticos”.

Cristian Susa, después de terminar su doctorado y una estancia en la U. de Oxford, aceptó una plaza como docente en la U. de Córdoba en Montería. Sabe muy bien que se enamoró de un campo de la ciencia en el que Colombia, pese a la advertencia de la Misión de Sabios de invertir más en este campo por su importancia estratégica, hace pocos esfuerzos. “A veces uno se siente frustado por no sacar mas provecho a estos temas en los que otros gobiernos invieten tanto. Los computadores que conocemos hoy van a quedar rezagados en esta o en la generación de nuestros hijos. Así que tendrá que llegar el despertar de las entidades gubernamentales para apostar por este tipo de investigación. Decidí quedarme porque si nos vamos todos de Colombia, el país nunca podría crear ese tipo de ciencia”.

Algún día, con más dinero y voluntad política, debería ser posible con estos y otros aportes construir un primer computador cuántico en la capital del chontaduro o en otro rincón del país.

Un equipo de egresados y un docente de la Universidad del Valle ganó el primer lugar de los Premios Alejandro Ángel Escobar en la categoría de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

La investigación que presentó este grupo de investigadores se denomina “Propiedades cuánticas de sistemas físicos: contribuciones a la teoría de la información y al desarrollo de tecnologías cuánticas”.

El grupo está conformado por Cristian Edwin Susa Quintero, quien hizo su pregrado, maestría y doctorado en el Departamento de Física de la Universidad del Valle, actualmente es profesor del Departamento de Física y Electrónica de la Universidad de Córdoba, Montería; John Henry Reina Estupiñán quien hizo su pregrado y maestría en el Departamento de Física, Universidad del Valle, actualmente Profesor del Departamento de Física y director del Centro de Investigación e Innovación en Bioinformática y Fotónica - CIBioFi de la Universidad del Valle; y Andrés Felipe Ducuara García quien hizo su pregrado y maestría en el Departamento de Física, Universidad del Valle, estudiante de Doctorado en Ingeniería Cuántica en la Universidad de Bristol, Reino Unido.

En esta misma categoría el egresado de Bacteriología y Laboratorio Clínico de la Universidad del Valle Juan Sebastian Henao Agudelo recibió una mención de honor por la investigación “Papel fisiológico de las vesículas derivadas de los macrófagos M2 en la enfermedad renal aguda”. En la actualidad Juan Sebastian está vinculado a la Unidad Central del Valle - UCEVA.

El proyecto del investigador Henao Agudelo se desarrolló durante sus estudios de doctorado en la Universidad Federal de Sao Paulo. En la actualidad es uno de los investigadores del proyecto “Caracterización del perfil Inflamatorio y de micro-RNAs derivados de PBMCs en Adultos jóvenes con Neumonía por COVID-19”, uno de los ganadores de la convocatoria interna de la Universidad del Valle para financiar propuestas para los efectos del covid19.

Vale la pena recordar que Carlos Andrés Duque Acosta, matemático, profesional en filosofía y magíster en filosofía de la Universidad del Valle, recibió una mención de honor en la categoría Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible, cuyos resultados se dieron a conocer el pasado 14 de octubre. Este egresado obtuvo esta mención por su investigación “La ampliación ontológico-política del Buen Vivir/Vivir Bien como praxis transmoderna”

Sobre los Premios Alejandro Ángel Escobar
Los Premios Nacionales Alejandro Ángel Escobar son considerados como el más alto galardón científico que se entrega en el país, no sólo por la excelencia de quienes los han recibido, sino por el rigor de los jurados encargados de adjudicarlos. En 2020 se cumplen 65 años de estar otorgando este reconocimientos.

Estos reconocimientos son entregados de manera anual por la Fundación Alejandro Ángel Escobar. Se entregan tres premios en la categoría de Ciencias (Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Ciencias Sociales y Humanas; y en Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible), así como un premio en la categoría de Solidaridad. Al mismo tiempo, se otorgan Menciones de Honor en todas las áreas, si el Jurado así lo decide.

El Consejo Directivo de la Fundación designa los jurados, tanto para Solidaridad como para Ciencias, integrados cada uno por personas de las más altas condiciones profesionales y académicas. En el caso de Ciencias, puede también solicitarse el concurso de especialistas nacionales o extranjeros para una evaluación del trabajo respectivo. Las decisiones de los Jurados son promulgadas por el Consejo Directivo, y una vez adoptadas por éste, son inapelables.

En esta ocasión la convocatoria estuvo abierta desde el 15 de enero y hasta el 30 de abril. A pesar de la emergencia sanitaria decretada, hubo una masiva participación tanto en ciencias como en solidaridad. Debido a la imposibilidad de realizar la tradicional ceremonia de entrega de los Premios, los resultados se darán a conocer entre el 13 y el 16 de octubre, un día por categoría.

Sobre el proyector ganador en Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

Sobre la Mención de Honor en Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

Sobre la Mención de Honor en Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible.

Dos proyectos de la Universidad del Valle hacen parte de los finalistas de los Premios a la Innovación Universitaria que entrega la Corporación para la Integración y Desarrollo de la Educación Superior en el Sur Occidente Colombiano – CIDESCO.

La premiación se realizará a través de una ceremonia virtual que se transmitirá este jueves 8 de octubre a las 5:00 p.m a través de la fanpage de CIDESCO: facebook.com/CorporacionCIDESCO.

En la categoría Salud se encuentra el proyecto "Nanorobot para pacientes con cáncer", presentado por Alejandra Arango, egresada de Química de Univalle y actualmente vinculada como joven investigador al Grupo en Bionanoelectrónica que dirige el profesor Jaime Velasco de la Facultad de Ingeniería.

El proyecto presentado se basa en la patente otorgada al profesor Jaime Velasco. Dicha patente consiste en el diseño de un nanorobot que emula la estructura de un bacteriófago artificial y que pretende ser construido a base de nanoestructuras de carbono, con el objetivo de suministrar medicamentos de forma selectiva a nivel celular.

Como indica Alejandra, “en este momento nos encontramos realizando simulaciones de dinámica molecular para estudiar la posible interacción entre las toxinas, que tendría el nanodispositivo, y que funcionan como sensores para la activación y el anclaje a los canales celular de nuestro interés”.

En la categoría Transformación empresarial se encuentra el proyecto "Desarrollo y aplicación del Polisacárido Microbiano", desarrollado por el grupo Microbiología y Biotecnología Aplicada (MIBIA) de la Facultad de Ciencias cuyo director es el Profesor Germán Bolívar (Departamento de Biología) junto con la profesora Cristina Ramírez.

Partiendo de la obtención de un polisacárido con propiedades físicas y químicas de interés para la industria, los investigadores incursionaron en el desarrollo y aplicación de diversos usos, como por ejemplo, la creación de revestimientos o biopelículas protectoras comestibles, que dadas sus cualidades de resistencia térmica, resistencia mecánica y propiedades bactericidas, se convierte en un método idóneo para la conservación de productos cárnicos y verduras.

Otro de los usos de este polisacárido, es la obtención de microencapsulados que permitan adicionar probióticos de liberación controlada para la conservación de pescados, evitando así la congelación del producto para su conservación; también permite reducir costos en la cría y levante de animales como la tilapia y el camarón toda vez que se elimina el uso de antibióticos.

Este proyecto es fruto de las sinergias entre la Biología y la Ingeniería de Alimentos, enfocadas en el desarrollo y aplicación de la ciencia para el mejoramiento de productos y procesos que benefician tanto a productores como a consumidores.

Sobre los Premios CIDESCO
CIDESCO es una entidad sin ánimo de lucro, que tiene como propósito aportar, mediante la integración y la cooperación, al desarrollo de las Instituciones de Educación Superior (IES) asociadas, realizando programas y proyectos para beneficio de ellas, del sector educativo y de la región del Suroccidente Colombiano.

Los premios CIDESCO a la Innovación Universitaria “buscan fomentar el desarrollo de una cultura regional de la innovación basada en el conocimiento aplicado en las diferentes Instituciones de Educación superior de la región Suroccidente de Colombia agremiadas en CIDESCO. Este concurso tiene como objetivo reconocer las iniciativas innovadoras puestas en marcha en las Universidades y que agregan valor a la región, aportando al fortalecimiento de la educación superior”.

Los proyectos elegidos fueron evaluados por los jurados principalmente en tres aspectos: NOVEDAD: Entendido como un proyecto no visto u oído anteriormente en el espacio local; CALIDAD: Entendida desde la pertinencia en la ejecución del proyecto y la utilidad diferenciadora en comparación de sus antecedentes; IMPACTO: Entendido como los resultados positivos en los aspectos financieros, sociales, humanos, organizacionales, que haya tenido el proyecto.

El jurado que seleccionó los 18 proyectos finalistas estuvo conformado por expertos, doctores en Educación, Magísteres en Innovación, ganadores de los PCIU 2019, profesionales, académicos y emprendedores de las diferentes categorías de este certamen.

La tesis titulada “Propuesta de Mejoramiento de la Etapa del Blanqueamiento de Iraca Empleada en la Elaboración de Sombreros de Paja Toquilla de Sandoná, Nariño”, que estuvo a cargo de las ingenieras químicas Marly Alejandra Urbano Mutiz y Luisa María Gómez Cabrera, se realizó de la mano con la comunidad de artesanos del municipio de Sandoná, Nariño, donde pudieron conocer los procedimientos ancestrales con que se hace el blanqueamiento de esta fibra mejorando el proceso, de tal manera que representará un cambio para bien en las condiciones de vida de los fabricantes de sombreros. 

El blanqueamiento de la fibra de Iraca utiliza un ahumado de azufre. Este procedimiento ha traído, desde que se realiza, inconvenientes para la salud de los artesanos, presentando problemas como conjuntivitis, quemaduras en la piel, despigmentación del cabello, trastornos respiratorios agudos entre otros. Por otro lado, es una fuente de contaminación ambiental en el municipio de Sandoná.  

Gracias a que las dos egresadas provienen del departamento de Nariño y Luisa María Gómez es oriunda del municipio de Sandoná, se enteraron de primera mano de esta situación. La iniciativa de realizar la investigación surge de las estudiantes y su relación con la comunidad afectada por el uso de azufre en el proceso. Utilizando diferentes compuestos químicos en más bajas concentraciones, de lo que se utilizaba con el azufre en el proceso de blanqueado, puede mejorar la calidad vida de alrededor de 12.000 artesanos de este municipio desde aspectos socioeconómicos y ambientales. 

Al utilizar este proceso, se pueden reducir afectaciones de salud entre los artesanos. La fibra mejora en calidad y pueden evitar pérdidas del producto final. Estimados preliminares dan un margen de ganancia neta hasta en un 60%. 

Como resultado final se puede obtener: reducción del impacto ambiental. Se elimina el ahumado con azufre de la Iraca y se reduce el uso de la cantidad de peróxido de hidrogeno. Por otro lado, las soluciones acuosas resultantes del proceso de blanqueo se deben neutralizar y de esta forma poder ser desechadas a los afluentes hídricos. 

“En nuestro país existen varios departamentos con vocación artesanal, entre los que se destacan, Bolívar, Boyacá, Cauca, Córdoba, Guaviare, Quindío, Nariño y Sucre. El sector de artesanías, además de tener importancia en el desarrollo cultural, es relevante en términos de generación de empleo e ingresos en segmentos especiales de la población. Por eso, este proceso es fundamental para estas actividades artesanales que son la herencia de nuestros ancestros”, comentó la profesora Natali Lorena Mena Guerrero del Departamento de Química y codirectora del trabajo de grado, junto al profesor Fiderman Machuca de la Escuela de Ingeniería Química. 

En estos momentos el procedimiento se encuentra en proceso de patente por parte de la Universidad del Valle. Además, las responsables del trabajo de grado, han venido participando en diferentes convocatorias con el fin de lograr recursos con los que se pueda implementar el desarrollo a diferentes poblaciones artesanas, ofreciéndoles una posibilidad para obtener grandes beneficios. Este es otro ejemplo de cómo, por medio de la academia, utilizando ciencia y tecnología se pueden solucionar problemas de las comunidades de nuestro país.