Ciència

MACIEJ LEWENSTEIN

Físic teòric, premi nacional de recerca

“És millor saber una mica de tot que tot sobre alguna cosa”

Com veig la recerca al país? Millor que a Espanya. Per això, de manera racional, sempre he donat suport a la idea de la independència
Els simuladors quàntics ja ens ajuden a la recerca, però els ordinadors quàntics encara trigaran 30 o 40 anys a arribar

Dimarts vinent, l’investigador de l’ICFO Maciej Lewenstein recollirà el Premi Nacional de Recerca del 2021, que li reconeix quaranta anys de recerca en el camp de la física teòrica. El jurat que l’atorga ha valorat, entre altres factors, l’aplicació de les seves investigacions en àrees com la física atòmica de la matèria ultrafreda i de l’òptica quàntica.

Pot explicar-li a què es dedica, al comú dels mortals?
No és fàcil. La primera cosa a dir és que soc un físic teòric. I la física teòrica s’encarrega de crear models de la natura i els processos i fenòmens físics, entre altres coses. Això és el que faig en general. Però, lògicament, hem de posar el focus en temes més ben definits. En el meu cas, m’he dedicat a l’òptica quàntica i la física quàntica. I, els darrers anys, el més candent és la computació quàntica, amb ordinadors i simuladors quàntics. Però, a banda, també fem aportacions a altres disciplines, aportant models a camps com la sociologia, la química o la biologia…
Com per exemple?
En els últims deu o quinze anys, amb ajuda de làsers, hem pogut observar partícules individuals, enzims per exemple, en els seus ambients biològics. En diem seguiment de partícules individuals i ens permet observar les trajectòries aleatòries d’aquestes partícules i caracteritzar-les. La difusió en ambients biològics és molt important i pensem que, en un futur, aquest moviment que ens sembla aleatori es podrà controlar per aplicar medicaments a nivell de partícules individuals, per exemple. Ara és ciència-ficció, però són les coses que la física teòrica comença a entendre.
Justament, el jurat ha valorat també la seva multidisciplinarietat, i destaca aportacions en matemàtiques, neurofisiologia, biofotònica, biofísica, ciències cognitives i psicologia social, entre altres àmbits. No és comú trobar un científic tan polièdric…
Crec que hi tenen a veure els meus mestres i mentors, com el professor Fritz Haake de la meva època a Alemanya. Sempre em deien que millor saber una mica de tot que tot sobre alguna cosa. A partir de llavors vaig començar a treballar en altres camps, i un em portava a l’altre… sempre hi ha aplicacions de física teòrica en altres camps.
Que no s’avorreix mai, vaja.
O, quan ho faig, canvio de matèria, perquè tinc on triar. De fet, fins i tot tenim un programa per associar art i ciència. Li he posat el nom de “sonificació de la física quàntica”. Volem traduir processos quàntics en sons. Tinc una col·laboradora amb un doctorat en composició contemporània que transforma els números que obté d’anàlisis de processos quàntics en sons. Naturalment, és una música avantguardista i molt boja, però hem fet un concert d’una hora a la darrera edició del Sónar.
Què buscava amb la deriva cap a l’art?
Alegria, però també trobo que la connexió entre art i ciència és molt important per a la divulgació a un públic en general. Això permet arribar a molta més gent. Està clar que el que fem és rellevant en termes d’art avantguardista, no és música popular. Però hi haurà més gent que s’interessarà en això que no pas que pugui entendre profundament la mecànica quàntica, així que, d’alguna manera, també divulguem.
És que resulta realment complicada, la mecànica quàntica.
Perquè és totalment antiintuitiva, no es pot entendre amb la intuïció de la mecànica clàssica. Davant d’això, hi ha diferents aproximacions per conviure-hi. La primera cosa és dir “d’acord, no m’interessen la filosofia ni la intuïció, només calculo i comparo resultats dels meus càlculs amb els experiments”. És pràctic i funciona. Però d’altres sí que li donem valor. I la combinació de les intuïcions de l’art i de la mecànica quàntica és molt bona per desenvolupar aquestes connexions. L’art pot aprendre de la mecànica quàntica nous tipus d’intuïcions, i viceversa.
Com és la feina diària d’un físic teòric? A l’ICFO hi ha molts instruments d’alta tecnologia, però potser vostè només utilitza el cervell i la pissarra…
Sí, això és cert. Però crec que no té sentit fer física teòrica sense col·laboració amb els experiments, perquè és només un repte intel·lectual i, amb tot el meu respecte per qui ho defensi i ho faci, nosaltres fem una física teòrica molt connectada a l’experimentació. No tan fonamental i més fenomenològica. Fem teoria per les coses que passen als experiments. No és només pissarra, també tenim moltes reunions amb les persones que fan els experiments, que ens expliquen quins paràmetres hem d’utilitzar, etc.
La quàntica és un camp relativament jove. Quins són els reptes principals que hi ha damunt la taula?
La mecànica quàntica ve dels anys vint del segle XX i ja té una tradició ben establerta. El que resulta nou son les aplicacions a les tecnologies quàntiques. Erwin Schrödinger, un dels pares de tot això, deia que no es podrien mesurar partícules individuals, que sempre se n’observen moltes i, per tant, es poden veure mitjanes de les seves propietats. Però a partir dels anys vuitanta i noranta s’ha après com observar i controlar sistemes quàntics molt petits, àtoms individuals. Hi ha tècniques per capturar ions individuals en camps elèctrics i després es va fer amb àtoms amb làsers. I si comences amb un pots fer-ho amb dos i desenvolupar les portes quàntiques.
Que són la base per desenvolupar els ordinadors quàntics. Com està el procés?
Hem de distingir entre simuladors quàntics, que són ordinadors quàntics específics per realitzar una sola tasca concreta, i el que seria un ordinador quàntic universal, capaç de calcular qualsevol cosa. Els primers dispositius quàntics a petita escala ja existeixen i poden servir com a ordinadors de tasques especials. Són màquines molt poderoses per a tasques acadèmiques que sabem que són molt millors que els convencionals. S’han utilitzat per ajudar a resoldre problemes fonamentals de física i ara es comencen a aplicar a la química quàntica, però encara necessitem cinc anys per fer-los accessibles al cloud computing. Ara bé, un ordinador quàntic universal, que no fa errors, encara no existeix i és molt difícil d’aconseguir. Potser trigarem trenta o quaranta anys a tenir-ne un.
Quin és el repte que plantegen?
Hi ha moltes plataformes, una és amb àtoms ultrafreds, a temperatures més baixes que la del cosmos, amb qbits superconductors, amb ions atrapats amb plataformes elèctriques, amb base fotònica que només treballen amb llum, sense matèria i darrerament es treballa amb àtoms de Rydberg atrapats en pinces òptiques… en fi, són models molt fràgils que requereixen un gran aïllament. A més, un gran problema és que, si no volem que els ordinadors fallin, n’hem de controlar els errors. I amb les tecnologies actuals encara no és possible, perquè per un bit quàntic, és a dir, un element de processament d’informació de computació quàntica, en necessitem 10.000 més que ajudin a controlar els errors. Així doncs, per fer un computador amb 100 qbits, que no seria massa gran, ens n’anem a unes dimensions que ara són impossibles. Ara estem fent ordinadors a un nivell de centenars de qbits, potser fins a 2.000, però que no estan ben controlats. Així doncs, és un repte tecnològic, evidentment, però també científic a nivell fonamental, perquè encara no està clar com evitar aquestes limitacions.
També s’ha dedicat a investigar en física de processos ultraràpids. De què estem parlant?
De física atòmica amb làsers amb una intensitat molt forta però amb uns impulsos que duren molt pocs attosegons [un attosegon és la trilionèsima part d’un segon]. En aquesta física, aquests làsers tan forts s’envien a la matèria i aquesta produeix raigs X en escales molt curtes, de manera coherent i molt utilitzable.
Vostè ja fa temps que investiga aquí. Com veu la recerca a Catalunya?
Molt millor que a Espanya en general. Per tant, de manera racional, sempre he donat suport a la idea de la independència. Per què? Perquè Catalunya té tres coses diferents de la resta. Tot i que vaig venir el 2005, observo la seva política des del 1998 i la idea de fer del país un centre d’investigació i recerca tecnològica ja ve de l’era de Pujol. El pots estimar o odiar, però va fer coses molt importants. I tots els partits polítics durant els últims 35 anys, sense fissures, també han apostat per això. Quan vaig venir jo hi havia el tripartit i la política era la mateixa. També ho és ara, i això és molt important.
I les altres dues?
La idea d’Andreu Mas-Colell de fer centres de excel·lència que, efectivament, son centres excel·lència de nivell mundial en camps com la biologia, la genètica, la supercomputació o la fotònica, per exemple. I la tercera és el programa Icrea. Això ha canviat el panorama científic del país. I només cal veure els números. Espanya ho fa relativament bé en la captació dels projectes científics del Consell Europeu de la Recerca, però la meitat es concentren a Catalunya. I més de la meitat d’aquests, al programa Icrea.
El programa Icrea al principi no agradava a les universitats...
Perquè els professors no tenien l’obligació de fer docència, però ara nosaltres també tenim clar que hem d’ensenyar, perquè si no ho fem no tindrem estudiants, etc, etc. I no és fàcil fer aquests programes: al País Basc ho han intentat, però no funciona tan bé com aquí.
Amb els fets de 1 d’octubre del 2017 recordo veus patint per l’impacte que podia tenir en la captació de talent i en la recerca del país. Com ho va viure, vostè, tot allò?
Els meus fills són catalans, com la seva mare, i eren a l’escola quan la policia hi volia entrar. Per tant, està clar de quin costat estic. Però, a la pràctica, abans de tot això, ja havia reflexionat i discutit molt sobre l’especificitat de Catalunya en aquests elements que et comentava amb relació a la resta d’Espanya i que, per tant, si es pogués ser independent sense conflictes seria ideal. La base ja hi és.
Canviant de tema, diuen que és un gran entès en jazz i que fins i tot n’és crític. Com és?
La veritat és que genèticament soc un col·leccionista. El meu pare col·leccionava tot allò que era possible i jo, només discos. En tinc molts, probablement més de 9.000, i he organitzat la meva col·lecció basant-me en un llibre molt maco que es diu The Penguin guide to jazz recordings. Vaig decidir escriure un llibre sobre aquesta col·lecció, Polish jazz recordings and beyond, que es va publicar el 2012, i darrerament m’he concentrat molt més en la música avantguardista, que és la meva ànima, i també n’he fet llibres. Tot plegat ha fet que em convidin a escriure articles i ressenyes a revistes de jazz. En aquest sentit, la carrera de crític és la meva segona carrera. Fins i tot he fet un màster sobre la història de la improvisació lliure a l’Escola Superior de Música de Catalunya.
La improvisació del jazz em sembla molt contraposada a la física, tan regulada i controlada.
Potser sí, però la idea de processos aleatoris és absolutament fonamental en la física. En la física clàssica els utilitzem com una crossa per descriure amb arbitrarietat allò que no podem explicar exactament perquè no tenim la força de càlcul necessària. Ens sembla aleatori però en realitat no ho és. En canvi, en mecànica quàntica creiem que la situació és diferent i que l’aleatorització sí que existeix.

L’home orquestra

Nascut a Varsòvia el 1955, Maciej Lewenstein es va llicenciar en física per la universitat de la capital polonesa i es va doctorar a la d’Essen (Alemanya). Després d’investigar també a França i els Estats Units, el 2005 va aterrar a l’Institut de Ciències Fotòniques, on lidera el grup de recerca en teoria de l’òptica quàntica com a professor d’investigació Icrea. Se’l considera un dels físics teòrics amb més grans descobriments i aportacions internacionals, especialment en física atòmica i òptica quàntica, però també en branques ben diverses de la ciència com ara les matemàtiques, la neurofisiologia, la nano i biofotònica, les ciències cognitives i la psicologia. A més, té especial interès per la música: és crític de jazz, amb una col·lecció de més de 9.000 títols, i també impulsa la creació de música de avantguarda a partir dels processos quàntics, la seva especialitat.



Identificar-me. Si ja sou usuari verificat, us heu d'identificar. Vull ser usuari verificat. Per escriure un comentari cal ser usuari verificat.
Nota: Per aportar comentaris al web és indispensable ser usuari verificat i acceptar les Normes de Participació.