- Permitirá crear navegadores sin GPS, diagnosticar virus precozmente y nuevas interfaces cerebro-máquina
- Empresas como De Beers ya los fabrican en laboratorio. Su ventaja: funcionan a temperatura ambiente
- Imperfecciones controladas en su estructura lo convierten en un sensor cuántico de altísima precisión
Durante casi un siglo, la frase "un diamante es para siempre", popularizada por la compañía minera De Beers en 1947, definió el valor cultural y económico de esta piedra preciosa como sinónimo de amor, exclusividad y permanencia. Hoy, ese lema adquiere un nuevo significado. Lejos de limitarse a la joyería, el diamante se perfila como uno de los materiales más prometedores para la llamada "segunda revolución cuántica", una nueva etapa tecnológica que podría transformar la medicina, la navegación, la informática y la seguridad.
El cambio se basa en una paradoja científica. Las cualidades que durante milenios hicieron al diamante tan apreciado —su dureza, su estabilidad y la perfección de su estructura cristalina— se están utilizando ahora de una forma radicalmente distinta. Mediante la introducción controlada de diminutas imperfecciones en su red de átomos de carbono, los científicos convierten al diamante en un sensor extremadamente sensible capaz de detectar fenómenos cuánticos subatómicos.
Este avance se inscribe en un contexto histórico más amplio. Hace exactamente cien años, el físico alemán Werner Heisenberg sentó las bases matemáticas de la mecánica cuántica, una teoría que explica el comportamiento de la materia y la energía a escalas diminutas. Aquella primera revolución cuántica dio lugar a tecnologías que hoy resultan cotidianas, como los semiconductores, los láseres y los superconductores, pilares de la electrónica moderna. La segunda revolución, en cambio, no se centra solo en comprender la física cuántica, sino en controlarla con precisión para desarrollar aplicaciones completamente nuevas.
Uno de los ámbitos donde estos avances están más cerca de tener un impacto comercial es el de los sensores cuánticos. A diferencia de los ordenadores cuánticos, que aún requieren importantes desarrollos para ser útiles de forma generalizada, los sensores ya están demostrando su utilidad en áreas como la imagen médica, los relojes ultraprecisos y los sistemas avanzados de navegación.
El físico británico Sir Peter Knight, una de las figuras más influyentes en este campo, explica que la clave de esta segunda revolución es "extraer información a nivel cuántico de la materia atómica". Knight preside el consejo asesor estratégico del Programa Nacional de Tecnologías Cuánticas del Reino Unido y dirige el Instituto de Metrología Cuántica del Laboratorio Nacional de Física británico. Según él, estas tecnologías permitirán "nuevos sensores, nuevos sistemas de sincronización y nuevas formas de comunicar datos".
La mecánica cuántica es conocida por su carácter contraintuitivo. Un ejemplo reciente lo ilustra el Premio Nobel de Física concedido este año por investigaciones relacionadas con el llamado "efecto túnel", un fenómeno por el cual las partículas cuánticas pueden atravesar barreras físicas que, según la lógica clásica, deberían detenerlas. El físico francés Michel Devoret, uno de los galardonados, resumió esta extrañeza al afirmar que "la lógica cuántica es muy distinta de la que experimentamos en la vida cotidiana".
Estos efectos, sin embargo, son extremadamente frágiles. Vibraciones, campos magnéticos externos o cambios de temperatura pueden destruirlos con facilidad. Por eso, necesitan un "anfitrión" material que los proteja. El diamante resulta ideal: es el material natural más duro que existe, posee una estructura cristalina rígida y ofrece un entorno magnéticamente estable, con un nivel de ruido muy bajo.
El potencial cuántico del diamante se descubrió en parte por casualidad hace unos 20 años, cuando un diamante rosa natural extraído en Siberia —apodado por los investigadores el "diamante ruso mágico"— mostró la capacidad de mantener un estado cuántico a temperatura ambiente. Aunque no se encontraron más ejemplares similares en minas naturales, ese hallazgo impulsó el desarrollo de diamantes cuánticos fabricados en laboratorio.
Una de las empresas líderes en este ámbito es Element Six, con sede en el Reino Unido. Se trata de un fabricante de diamantes sintéticos de uso industrial, mayoritariamente propiedad de De Beers, que a su vez forma parte del grupo minero Anglo American. Element Six produce diamantes para aplicaciones como herramientas de corte, pulido y perforación, pero ahora apuesta decididamente por los llamados "diamantes tecnológicos".
En su laboratorio del campus científico de Harwell, cerca de Oxford, la empresa desarrolla diamantes cuánticos que incorporan centros de "vacancia de nitrógeno". Estos defectos microscópicos se crean al sustituir un átomo de carbono por uno de nitrógeno y dejar un espacio vacío en la red cristalina. En ese punto se producen los efectos cuánticos asociados al "espín" de los electrones, una propiedad que varía en función de campos magnéticos o electromagnéticos externos.
Daniel Twitchen, director tecnológico de Element Six, explica que estos centros actúan como una brújula extremadamente precisa. "Es como un sensor de fuerza magnética", señala. La sensibilidad es tal que el diamante puede detectar el paso de un automóvil a cientos de metros de distancia. Para lograrlo, durante el proceso de crecimiento del diamante se introduce aproximadamente una molécula de nitrógeno por cada millón de átomos de carbono, un nivel de control extremadamente sofisticado.
Aunque Element Six produjo su primer diamante cuántico hace más de 15 años, solo recientemente la tecnología ha alcanzado la madurez necesaria para fabricarlos de forma fiable y a un coste asumible. Hoy, un diamante cuántico puede adquirirse por unos pocos miles de libras. La empresa genera alrededor de 300 millones de dólares anuales en ingresos y confía en que los diamantes para aplicaciones en sensores, láseres y semiconductores sean el motor de su crecimiento futuro. Su consejera delegada, Siobhán Duffy, resume esta visión afirmando que "estamos entrando en una nueva era del diamante sintético".
Las aplicaciones potenciales son numerosas. En aviación, los sensores cuánticos podrían permitir sistemas de navegación basados en el campo magnético terrestre, reduciendo la dependencia del GPS, vulnerable a interferencias y sabotajes. En geología, facilitarían la exploración del subsuelo para localizar yacimientos minerales. En medicina, prometen dispositivos capaces de medir la actividad cardíaca sin contacto directo o de detectar virus como el VIH o el SARS-CoV-2 en fases mucho más tempranas.
Investigaciones recientes publicadas en Nature Communications indican que los nanodiamantes cuánticos pueden ser hasta mil veces más sensibles que los test rápidos actuales, lo que permitiría diagnósticos precoces cruciales para el tratamiento y el control de enfermedades. A más largo plazo, también se exploran aplicaciones en interfaces cerebro-máquina, capaces de traducir señales neuronales en acciones.
Aunque persisten dudas sobre la rapidez con la que estas tecnologías se comercializarán a gran escala y sobre la competencia de otros materiales como el grafeno o el silicio, muchos expertos coinciden en que el diamante ofrece una ventaja clave: funciona a temperatura ambiente, es robusto y no tiene partes móviles.
Así, el diamante, símbolo eterno de lujo y belleza, se reinventa como componente esencial de la tecnología del futuro. Si durante décadas sirvió para cortar y perforar, en los próximos 70 años podría convertirse en uno de los pilares de la revolución cuántica.
