Científicos colombianos en el área de Matemáticas y Ciencias Naturales

Luis Quiroga Puello

Publicado el:: 13-05-2006

Luis Quiroga Puello es un destacado físico que recibió a finales del 2005 el Premio Nacional al Mérito Científico. Sus trabajos teóricos sobre materiales semiconductores y nanoestructuras revisten gran importancia para futuras aplicaciones en la computación y en la tecnología. En la actualidad es Coordinador General del Grupo de Física de la Materia Condensada de la Universidad de Los Andes.

Luis Quiroga Puello
Perfil elaborado en abril de 2006

La física llegó de manera natural a la vida de Luis Quiroga Puello. Desde la secundaria sintió gran afinidad por las ciencias exactas y sobre todo una curiosidad insaciable por resolver los misterios del universo. Encontró que su vocación estaba en el universo de la materia y los átomos y desde entonces no se ha separado de ellos.

En particular lo deslumbraron los avances de la ciencia y la tecnología desarrollados durante la carrera espacial y le mostraron que su camino profesional estaba orientado hacia ese interesante y apasionante camino. "Aprovechaba todas las oportunidades para ver programas y leer sobre cómo se realizaban las misiones espaciales y así me aproximé también a la historia de la ciencia y a sus protagonistas". En esa búsqueda la figura que más lo cautivó fue la de Albert Einstein, cuya biografía y aportes admira por su talante revolucionario y definitivo para la física.

Sin pensarlo dos veces y motivado por esas primeras incursiones en la ciencia, en 1973 ingresó a la Universidad Nacional de Colombia en Bogotá para cursar sus estudios de pregrado en física. Tan pronto los terminó en 1978, se fue a París donde realizó la maestría y el doctorado en el Centro de Estudios Nucleares de la Universidad Pierre et Marie Curie. Tras cinco años de permanencia allí, regresó a Colombia y se vinculó en 1984 a la Universidad de Los Andes como profesor de planta y Coordinador General del Grupo de Física de la Materia Condensada. En diciembre de 2005, el doctor Luis Quiroga Puello recibió el Premio Nacional al Mérito Científico de la Asociación Colombiana para el Avance de la Ciencia en la categoría Investigador de Excelencia.

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Fenómeno sorprendente

Fue en Francia donde se interesó por la materia condensada como área para desarrollar sus trabajos, sobre todo por ser una perspectiva desde la cual se explican los fenómenos naturales que tanto lo apasionan. "Todo está constituido por átomos, pero más que estudiar su origen y constitución, lo que me llamó la atención fue cómo se puede entender lo que nos rodea en una escala macroscópica de átomos condensados".

Las nubes, el agua, el fuego, todo lo que nos rodea, puede explicarse a partir de la "materia condensada" que no es más que la reunión de varios átomos para conformar los objetos y estados de los fenómenos. "La física de los átomos nos permite comunicarnos a través del aire, nos da la posibilidad de ver, gracias a ellos nos sentamos y no nos caemos, están detrás del funcionamiento de todas las cosas y de la tecnología".

Con base en esto, ha desarrollado sus trabajos de investigación teórica, los cuales son de alta complejidad y se sitúan a la altura de los que se hacen en universidades de países desarrollados. Sus propuestas más relevantes giran en torno al uso de nanoestructuras de semiconductores (sistemas conductores a escala de los átomos). Pero para comprender este concepto es necesario aproximarnos a cada una de sus partes.

Un semiconductor es un material que por sus características no es ni buen ni mal conductor, están en un régimen intermedio que los hace óptimos para algunas aplicaciones; un ejemplo de uso corriente es el silicio. De acuerdo con la aplicación que se desee, se pueden malear para que sean mejores o peores conductores y por eso hoy en día son la materia prima de los dispositivos tecnológicos. Gracias a los avances de la física moderna, el ser humano ha logrado manipular y controlar átomos y electrones para hacerlos flexibles a sus intereses, señala el profesor Quiroga.

En los materiales semiconductores pueden existir partículas llamadas excitones, que se forman cuando en un semiconductor se enlaza un electrón con una ausencia de electrones y tienen contacto con fotones.

Como lo explica Quiroga, "un material semiconductor está lleno de electrones pero si en un punto se retira uno de éstos, se crea una ‘burbuja' que en sí misma se comporta como otra partícula". Posteriormente la burbuja y el electrón empiezan a girar una alrededor de la otra, constituyendo al excitón. En suma, éste es una partícula formada por dos, el electrón y la ausencia de electrón.

Cuando un semiconductor es golpeado por un rayo de luz, es decir por fotones, se crean millones de excitones que pueden dar origen a "uno de los fenómenos más sorprendentes que hay en la naturaleza", como lo caracteriza el profesor Quiroga. Se trata de la Condensación de Bose-Einstein, el cual es un estado "exótico" de la materia.

"Si uno ilumina un semiconductor con muchísima luz, está bombardeándolo con una gran cantidad de fotones", explica, "cada fotón se ordena como un par con cada excitón y dentro de un régimen de temperaturas muy bajas (10º o 15º más arriba del "cero absoluto", el cual equivale a los -273ºC) , los pares empiezan a bailar en sincronía".

Lo raro de este fenómeno radica en que todas las partículas se comporten de la misma manera exactamente, en perfecta armonía. Todos los átomos en este estado hacen lo mismo en orden, contrario a otros estados en los cuales cada átomo tiene su propio comportamiento individual.

Este fenómeno se estudia en condiciones de laboratorio a muy bajas temperaturas. Cuando el electrón regresa a tapar su burbuja, reemite la luz hacia fuera y como todas las partículas están haciéndolo de manera simultánea, se emite luz altamente coherente tal como ocurre en un rayo láser. El objetivo a largo plazo es probar qué sucedería a la temperatura ambiente.

{* title=Computación cuántica}
Computación cuántica

Junto al estudio de la Condensación de Bose-Einstein, otro de los trabajos de mayor envergadura del profesor Quiroga y su grupo gira en torno a la aplicación de nanoestructuras en protocolos de computación cuántica, el cual ha desarrollado en colaboración con el profesor Neil F. Johnson de la Universidad de Oxford.

Hasta hoy el paradigma de la computación digital se ha basado en los BITS, dígitos de un sistema numérico binario (un sistema en base dos, cuyos dígitos son solamente 0 y 1), utilizados como unidades básicas de almacenamiento de información.

En la computación cuántica se trabaja con QBITS, que permiten que el sistema esté en estado 1 y 0 simultáneamente. En el sistema digital, el sistema está en 1 o en 0 y no permite superposiciones.



"Con esto estamos superando la lógica binaria, lo que haría posible tener programas infinitamente más rápidos que no trabajen de manera secuencial sino que desarrollen procesos simultáneos que abarquen todas las posibilidades".

Para lograr esto, se requieren materiales adecuados que se puedan manipular a escala atómica, porque es allí donde se presentan esos fenómenos. La propuesta del profesor Quiroga y de su grupo es el desarrollo de nanoestructuras semiconductoras para crear esos QBITS. Sin embargo, anota que: "hasta el momento no hay ningún laboratorio en el mundo capaz de producir o de crear un computador cuántico pero sí hay propuestas para hacerlo".

{* title=Internet y docencia}
Internet y docencia

Para Luis Quiroga es fundamental hoy en día el trabajo que se puede hacer con sus pares a través de las distancias geográficas gracias a Internet. "El contacto personal con los otros científicos y la participación en eventos internacionales sigue siendo muy importante pero en la actualidad uno puede estar al tanto de todo lo que se hace más rápido y eso permite que la investigación avance a otro ritmo".

De la misma manera, considera que sólo con el fortalecimiento de los programas de maestría y doctorado en su disciplina, Colombia logrará posicionarse mejor en el ámbito científico internacional. En este sentido se muestra optimista y considera que las cosas están cambiando para bien.

"Todos sabemos que Colombia está a la saga con respecto a países del primer mundo y en el entorno latinoamericano estamos detrás de países como México, Argentina, Brasil y Chile, por ejemplo; sólo fortaleciendo los programas de postgrado y el flujo de estudiantes y de profesores, como se está tratando de hacer, podremos fomentar más la investigación científica".

Luis Quiroga disfruta de su labor docente tanto como de su trabajo científico. Para él, compartir su conocimiento con los más jóvenes es aún más satisfactorio cuando al final de la clase ve el rostro de algunos de sus estudiantes iluminados con lo que está explicando. "Cuando uno percibe que motivó a unos pocos, siente que está logrando comprometerlos con su formación personal y con el desarrollo del país, para mí no hay algo más satisfactorio que encontrar a la salida de un curso, al finalizar un semestre o en otras instituciones del mundo, exalumnos agradecidos por la formación y la motivación que recibieron".

El galardón recibido fue para él una ratificación de su compromiso diario con la docencia y la investigación, así como un reconocimiento al trabajo que realiza el grupo que dirige, conformado por otros profesores y estudiantes de pregrado, maestría y doctorado. "El premio ayuda a que el trabajo que hacemos sea visible y trascienda los muros de la universidad, para que sea estudiado por otros pares y ojalá llegue también al público general". De ahí que sienta que cada día hay nuevos retos y que lo más interesante está aún por venir en un mundo en el que las preguntas son infinitas y el progreso se construye átomo por átomo.