Durante décadas, la energía de fusión ha sido considerada el gran objetivo de la ciencia energética: una fuente prácticamente inagotable, limpia y capaz de producir enormes cantidades de electricidad. Sin embargo, existe un obstáculo que ha frenado todos los proyectos experimentales: el combustible.
Un equipo internacional de investigadores acaba de utilizar un ordenador cuántico, junto con supercomputación e inteligencia artificial, para resolver uno de los problemas más complejos relacionados con la producción de tritio, un isótopo esencial para los futuros reactores de fusión. El avance no significa que ya podamos construir centrales comerciales, pero sí representa un paso importante hacia uno de los mayores desafíos tecnológicos del siglo XXI.
El verdadero cuello de botella de la fusión no siempre fue el reactor
Cuando se habla de fusión nuclear, la atención suele centrarse en los enormes reactores experimentales capaces de alcanzar temperaturas superiores a los 100 millones de grados.
Pero existe otro problema igual de importante: conseguir el combustible adecuado.
La mayoría de los diseños actuales utilizan una mezcla de deuterio y tritio, dos isótopos del hidrógeno. El primero puede obtenerse con relativa facilidad a partir del agua de mar. El segundo, en cambio, es extremadamente escaso en la naturaleza.
Hoy la producción mundial de tritio es muy limitada, lo que representa uno de los mayores obstáculos para que la fusión pueda convertirse en una fuente de energía a gran escala.
Un ordenador cuántico ayudó a encontrar una solución que antes era casi imposible de calcular
Para abordar este problema, científicos de IBM y del Oak Ridge National Laboratory (ORNL) recurrieron a una combinación poco habitual: computación cuántica, supercomputación clásica e inteligencia artificial.
El objetivo consistía en modelar con enorme precisión los procesos físicos que permitirían producir tritio de forma mucho más eficiente dentro de los propios reactores de fusión.
Estas simulaciones implican una cantidad gigantesca de variables cuánticas que resultan extremadamente difíciles de resolver mediante ordenadores convencionales.
La computación cuántica permitió representar esas interacciones con un nivel de detalle que hasta ahora era prácticamente inalcanzable.
La idea es que el reactor produzca su propio combustible
Uno de los conceptos más importantes de la fusión moderna es el llamado breeding blanket, una estructura que rodea el plasma del reactor.
Cuando los neutrones generados durante la reacción impactan sobre materiales ricos en litio, pueden producir nuevo tritio.
En teoría, un reactor podría fabricar internamente el combustible que necesitará para seguir funcionando.
El desafío consiste en diseñar materiales capaces de maximizar esa producción sin comprometer la estabilidad del sistema.
Precisamente ahí es donde las simulaciones cuánticas comienzan a marcar la diferencia.
La computación cuántica empieza a demostrar aplicaciones fuera del laboratorio
Durante años, la computación cuántica fue vista como una tecnología prometedora, pero con pocas aplicaciones prácticas demostrables.
Este proyecto cambia parcialmente esa percepción.
En lugar de limitarse a resolver problemas matemáticos teóricos, el ordenador cuántico se utilizó para estudiar un desafío con impacto directo sobre una de las tecnologías energéticas más importantes del futuro.
No sustituye todavía a la supercomputación clásica.
Trabaja junto a ella.
Ese enfoque híbrido es precisamente el que muchos expertos consideran más realista para la próxima década.
Todavía falta mucho para que la fusión llegue a nuestras ciudades
El avance no significa que la energía de fusión vaya a estar disponible en pocos años.
Aún quedan enormes desafíos relacionados con el control del plasma, los materiales capaces de soportar temperaturas extremas, la eficiencia energética y la construcción de reactores comerciales.
Sin embargo, resolver el problema del suministro de tritio elimina una de las incertidumbres más importantes que acompañaban a esta tecnología desde hace décadas.
La próxima revolución energética podría depender también de la computación cuántica
Durante mucho tiempo se pensó que la computación cuántica transformaría únicamente la informática.
Ahora empieza a quedar claro que su impacto puede extenderse mucho más allá.
El diseño de nuevos medicamentos, materiales avanzados, procesos químicos complejos y sistemas energéticos podrían beneficiarse de una capacidad de simulación imposible para los ordenadores actuales.
En el caso de la fusión nuclear, ese potencial acaba de dar un paso importante.
Todavía no hemos construido el reactor que cambiará el mundo, pero ya empezamos a disponer de herramientas capaces de resolver algunos de los problemas que impedían hacerlo realidad.
Antony Reyes
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