Superconductores y fibras ópticas: de los cables de cobre al internet del futuro

Cuando pensamos en “internet”, la mayoría todavía imagina Wi-Fi, 4G/5G o un cable de cobre conectado al router.
En realidad, la mayor parte del tráfico global viaja a través de miles de kilómetros de fibras ópticas: hilos de vidrio más finos que un cabello, enterrados bajo tierra o tendidos en el fondo del océano.

Al mismo tiempo, en los laboratorios los físicos desarrollan superconductores: materiales que, a bajas temperaturas, conducen la electricidad con resistencia eléctrica cero. Es decir: sin pérdidas, sin calentamiento, sin energía desperdiciada en forma de calor.

Cuando conectas estos dos mundos – luz en fibras y corriente sin resistencia – obtienes una de las visiones más interesantes de la tecnología del futuro:

• internet más rápido y estable,
• redes de comunicación cuántica,
• sistemas eléctricos con pérdidas mínimas,
• tipos completamente nuevos de ordenadores.

En este artículo veremos lo básico: qué son los superconductores, cómo funcionan las fibras ópticas y por qué los físicos construyen híbridos exóticos que combinan ambos mundos.

1. Qué son los superconductores (y por qué todos persiguen la “temperatura ambiente”)

En los metales normales (cobre, aluminio) los electrones chocan constantemente con la red cristalina de átomos → la energía se convierte en calor → los cables se calientan y parte de la energía se pierde.

Un superconductor es un material especial que, por debajo de cierta temperatura crítica:

• tiene resistencia eléctrica exactamente igual a cero,
• puede transportar corrientes enormes sin calentarse,
• expulsa los campos magnéticos de su interior (efecto Meissner).

Esto hace posibles aplicaciones como:

• imanes de resonancia magnética (MRI) en hospitales,
• trenes de levitación magnética (maglev),
• imanes superconductores para aceleradores de partículas (CERN).

Pero hoy la física apunta mucho más alto:
se buscan superconductores que funcionen a temperaturas cada vez más altas, idealmente cerca de la temperatura ambiente. Eso significaría:

• cables casi sin pérdidas en redes eléctricas,
• componentes superconductores en servidores y centros de datos,
• procesadores cuánticos con sistemas de refrigeración menos complejos.

Por ahora, la mayoría de los “superconductores de alta temperatura” siguen funcionando muy por debajo de cero (en kelvins), con nitrógeno o helio líquido para enfriar.
Pero el ritmo de investigación y la variedad de materiales (cupratos, compuestos basados en hierro, niquelatos, hidruros bajo altísimas presiones…) muestran que este es uno de los campos más activos de la física moderna.

2. Fibras ópticas: cómo la luz transporta internet

A diferencia de los cables de cobre, por donde fluye corriente eléctrica, en una fibra óptica viaja luz: pulsos de láser que rebotan dentro del núcleo de la fibra y recorren miles de kilómetros con pérdidas muy pequeñas.

La “magia” se debe a:

• un núcleo de vidrio ultrapuro con un índice de refracción ajustado con precisión,
• reflexión interna total – la luz “camina” por la fibra sin escapar al exterior,
• la posibilidad de enviar varias longitudes de onda (distintos “colores” de luz) al mismo tiempo – la llamada WDM (multiplexación por división en longitud de onda).

El resultado:

• hoy la capacidad de una sola fibra se mide en terabits por segundo,
• bajo los océanos hay cables que transportan prácticamente todos nuestros mensajes, videollamadas, partidas online y peticiones a sistemas de IA.

Y tampoco aquí los investigadores se detienen: trabajan en versiones exóticas de fibras ópticas:

• fibras de núcleo hueco (hollow-core), donde la luz viaja por aire en lugar de vidrio,
• fibras con múltiples núcleos, donde una sola fibra física lleva muchos canales independientes,
• estructuras que usan cristales fotónicos y formas especiales de núcleo para reducir aún más la latencia y las pérdidas.

3. Dónde se encuentran los superconductores y las fibras ópticas

A primera vista, un mundo trata de “corriente en materia sólida” y el otro de “luz en vidrio”.
En la práctica, la infraestructura moderna necesita cada vez más su combinación.

3.1. Detectores superconductores de fotones individuales

En las comunicaciones cuánticas y en los proyectos de internet cuántico, lo crucial es detectar fotones individuales que llevan información cuántica (qubits).

Aquí entran en juego los detectores SNSPD (superconducting nanowire single-photon detectors):

• se construyen a partir de nanohilos superconductores ultrafinos a temperaturas criogénicas,
• pueden “sentir” la llegada de un solo fotón procedente de la fibra óptica,
• tienen una probabilidad de error extremadamente baja.

Sin este tipo de detectores, un internet cuántico práctico sería casi imposible.

3.2. Filtros y procesadores superconductores para telecomunicaciones

Los superconductores también se utilizan en:

• filtros de radiofrecuencia extremadamente selectivos en equipos de telecom,
• circuitos lógicos superconductores experimentales (por ejemplo la tecnología RSFQ) para sistemas digitales ultrarrápidos.

Imagina un futuro centro de datos en el que:

• la luz llega a través de fibras ópticas directamente al chip,
• dentro del chip las señales se procesan en lógica superconductora con prácticamente cero disipación.

Sería una revolución gigantesca para la IA, la computación en la nube y todo lo que hoy está limitado por el consumo de energía y la refrigeración de los servidores.

4. Internet cuántico: cuando los fotones en fibras transportan claves cuánticas

Otro camino exótico es el internet cuántico: una red que utiliza la mecánica cuántica para:

• distribución cuántica de claves (QKD) – claves criptográficas intercambiadas mediante estados cuánticos de fotones,
• comunicación imposible de interceptar sin ser detectada.

En este escenario, fibras ópticas + detectores superconductores + repetidores cuánticos forman el equipo:

• las fibras ópticas transportan fotones cuánticos dentro y entre ciudades,
• los detectores superconductores capturan esos fotones en el extremo receptor,
• los repetidores cuánticos (todavía en desarrollo) deberían permitir enlaces de cientos o miles de kilómetros sin perder la información cuántica.

Por ahora se trata sobre todo de redes experimentales: enlaces piloto entre universidades, bancos y organismos gubernamentales.
Pero el principio ya está claro: luz en la fibra + componentes superconductores en los puntos clave.

5. Qué significa todo esto en la práctica

Para el usuario medio todo esto suena a ciencia ficción, pero las consecuencias serán muy concretas:

1. Internet más rápido y fiable “entre bastidores”

   • fibras ópticas avanzadas reducen la latencia y las pérdidas en las redes troncales,
   • mejores componentes de telecomunicaciones (incluidos los superconductores) aumentan la capacidad sin disparar el consumo energético.

2. Nuevos tipos potenciales de centros de datos

   • si las tecnologías superconductoras se vuelven más prácticas, los centros de datos podrían consumir mucha menos energía por operación,
   • hoy una gran parte del consumo de los sistemas de IA se va en refrigeración; los superconductores atacan directamente ese problema.

3. Seguridad de las comunicaciones

   • el internet cuántico no significa un internet “más rápido”, sino más seguro frente al espionaje,
   • en un mundo que depende cada vez más de la infraestructura digital, esto puede convertirse en una tecnología crítica.

4. Redes eléctricas

   • los cables superconductores ya se están probando en algunas ciudades como parte de la red eléctrica,
   • en el futuro podrían transportar grandes cantidades de energía a largas distancias con pérdidas casi nulas.

6. Una buena forma de salir del “espacio” sin salir de la ciencia

Hasta ahora, en nuestra categoría de “ciencia y espacio” a menudo hablábamos de:

• exoplanetas,
• agujeros negros,
• misiones espaciales y telescopios.

Esta historia toma otro ángulo:

• seguimos en el terreno de la física fundamental (mecánica cuántica, criogenia, fotónica),
• pero la temática es muy terrenal: cables, internet, electricidad, centros de datos.

Es un buen puente hacia futuros artículos sobre:

• sensores cuánticos,
• física médica y MRI,
• nuevos materiales,
• biofísica y uso de IA en el descubrimiento de fármacos.

Conclusión

Los superconductores y las fibras ópticas parecen dos mundos separados: uno se ocupa de corriente que fluye sin resistencia, el otro de luz que corre a través del vidrio.

En realidad se están convirtiendo en pilares de la infraestructura futura de internet y energía:

• los superconductores como vía hacia sistemas con pérdidas mínimas y potentes componentes magnéticos y lógicos,
• las fibras ópticas como el torrente sanguíneo de la comunicación global, cada vez más rápido y sofisticado,
• su combinación en forma de redes cuánticas, detectores superconductores y estructuras fotónicas exóticas.

Para nosotros, los usuarios, lo importante es que esto no es solo “juego de laboratorio”,
sino tecnología que en las próximas décadas decidirá:

• qué tan rápido nos comunicamos,
• cuánta energía consume nuestro mundo digital,
• y cuán seguras están nuestras informaciones en la era de la IA omnipresente.

Disclaimer: Este texto tiene un carácter meramente informativo y no constituye asesoramiento financiero, de inversión, jurídico, médico ni ningún otro tipo de consejo profesional.