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Cornisa: FISICA CUÁNTICA 1 
 
 
 
EJEMPLO DE 
CORNISA/ENCABEZADO 
 
 
 
Desarrollo de la Física Cuántica: Aplicaciones Comentario [CdB1]: TITULO 
 
Mayken Espinoza 
 
Instituto de Ciencias Físicas 
Comentario [CdB2]: NOMBRE DEL 
AUTOR 
Comentario [CdB3]: AFILIACIÒN 
INSTITUCIONAL 
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 2 
 
 
Resumen 
 
Se presenta el desarrollo de la Física Cuántica, desde sus inicios hasta la actualidad, así como 
también se menciona a los científicos que contribuyeron con sus ideas para comprender los 
fenómenos físicos que no son observables a simple vista, es importante mencionar que la forma 
en que se ha presentado la información es de manera conceptual y tratando de mencionar la 
mayoría de las aportaciones experimentales evitando el uso de formulas o expresiones 
matemáticas, se trata en lo posible seguir una cronología de acontecimientos para que por último 
se presente las aplicaciones actuales que se le está dando a los conocimientos de la Física 
Cuántica. 
Palabras Claves: Aplicaciones. Desarrollo. Física Cuántica. Historia. 
Comentario [CdB4]: MÁXIMO 120 
PALABRAS 
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 3 
 
 
Introducción 
 
El desarrollo de la ciencia y en particular la física ha tenido, a lo largo de los años, 
cambios a medida que las leyes de la física clásica no son suficientes para entender datos 
experimentales obtenidos a nivel atómico. Para poder explicar los fenómenos que ocurren a 
escalas atómicas encontrar su utilidad, crear nuevo tipo de aplicaciones y su interacción con la 
materia fue necesario ampliar el estudio de la física cuántica. 
Se hará un recorrido temporal de la física cuántica, describiendo sus orígenes así como su 
desarrollo, planteamientos y soluciones; se presentará algunas aplicaciones tratando de no 
ahondar en la parte matemática, de una manera cronológica y explicativa, dando a conocer los 
distintos investigadores que colaboraron en el desarrollo de este campo de la Física. 
En la figura 1, se puede apreciar que la mecánica clásica, aplicada a cuerpos sólidos 
cuyas dimensiones son bien mayores en comparación a las dimensiones de un átomo, es 
aplicable a fenómenos que se desarrollan a velocidades muy bajas en comparación con la 
velocidad de la luz, por lo tanto para estudiar el mundo microscópico fue necesario desarrollar un 
conjunto de experimentos y herramientas que permitan explicar los fenómenos que ocurrían a 
escalas muy pequeñas. La mecánica cuántica estudia los fenómenos físicos a escalas del orden de 
10-9 m, es la base para comprender los átomos y a las partículas elementales; si se aplican los 
conceptos de la mecánica cuántica a fenómenos que ocurren a velocidades cercanas a la de la 
luz, entramos en el área de la mecánica cuántica relativista o teoría cuántica de campos; y para 
completar las áreas de estudio de la física se tiene la mecánica relativista que las involucra 
estudio de los fenómenos que ocurren con partículas observables que se mueven a velocidades 
cercanas a la velocidad de la luz. 
Comentario [CdB5]: INICIA CUERPO 
DEL DOCUMENTO 
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 4 
 
 
Desarrollo de la Física Cuántica 
 
A principios del siglo XX se tenía como base fundamental en la física los conocimientos 
heredados por Isaac Newton y James Clerk Maxwell, que explicaban los fenómenos relacionados 
a la mecánica clásica y el electromagnetismo respectivamente. Además de estas dos grandes 
ramas de la Física, en esta época ya se habían desarrollado la termodinámica y la física 
estadística, entre estas dos áreas de conocimiento surge una controversia al determinar la 
intensidad de radiación proveniente de una cavidad caliente o cuerpo negro (objeto ideal físico 
que absorbe toda la luz o energía incidente sobre él, además de emitir radiación), es así como 
Planck contribuye al discernimiento del asunto, proponiendo la ley de radiación del calor que 
explica el espectro de emisión de un cuerpo negro. 
Antes del siglo XX, Heinrich Hertz científico alemán se había encargado de estudiar lo 
que se conocía como Ondas Hertzianas, luego de varios experimentos concluyó que la luz tiene 
características electromagnéticas (ondas), además demostró que estas ondas podían refractarse y 
reflectarse (características propias de la luz). Durante estos experimentos Hertz, descubrió que al 
incidir luz de una determinada frecuencia en un metal se obtenía una corriente eléctrica en 
condiciones de vacío, efecto fotoeléctrico. 
En esa época era importante describir el comportamiento de la radiación del cuerpo 
negro, experimentalmente se observaba que los cuerpos al aumentar su temperatura emiten 
radiación tornándose de color rojo, en ese estudio participaron varios físicos, entre ellos 
Kirchhoff, Stefan y Bolztmann, estableciéndose la ley de Stefan de la intensidad luminosa, o lo 
que es lo mismo potencia por unidad de área, es proporcional a la temperatura del cuerpo negro 
elevada a la cuarta potencia, dicha temperatura debe estar expresada en escala absoluta. El físico 
alemán Wilhelm Wien estudiando la densidad espectral de un cuerpo radiante, comprendió el 
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 5 
 
 
comportamiento de dicha densidad a bajas longitudes de onda, pero experimentalmente aun 
habían discrepancias a altas longitudes de onda, es así como Max Planck en el año de 1900, 
establece una expresión que determina la densidad espectral para bajas y altas longitudes de 
onda, describiendo así el comportamiento de la radiación de un cuerpo negro para cualquier 
valor de longitud de onda. 
Planck hablaba de “cantidades” de energía, y estableció que la variación de energía debe 
ser proporcional a la frecuencia y a la constante de Planck, que es una cantidad muy baja (en el 
orden de 10-34), a este valor de energía que era un valor finito lo denominó “cuanto de energía”. 
El estudio de la densidad espectral de energía avanzaba y Planck junto con Rayleigh plantearon 
una nueva expresión matemática, ya que la anterior indicaba que a frecuencias muy altas se tenía 
una emisión infinita de energía, a esto se denominó la “catástrofe ultravioleta”. Como ya se 
mencionó anteriormente Planck se concentró en niveles energéticos y se fundamentó en dos 
principios, el primero era suponer que la energía emitida no podía tomar cualquier valor sino que 
era un múltiplo entero de la frecuencia del oscilador y como segundo principio planteó que el 
número de osciladores atómicos a baja frecuencia es superior a los de alta frecuencia, que lo 
encaminaron a concluir que la energía de radiación estaba cuantizada (Serway, Moses, Moyer, 
 
2010). 
 
Albert Einstein (1905) presentó tres artículos científicos, uno de ellos titulado 
Comentario [CdB6]: EJEMPLO DE CITA 
DE DOCUMENTOS CON VARIOS AUTORES. 
 
originalmente “Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden 
heuristischen Gesichtspunkt” y traducido al español como “Un punto de vista Heurístico acerca 
de la generación y transformación de luz” que explicaba de una manera esclarecedora que la luz 
estaba constituida por cuantos o paquetes de energía, además explicaba el efecto fotoeléctrico. 
Luego de realizar un conjunto de experimentos se establecieron varias características que 
ayudaron a explicar el fenómeno fotoeléctrico, como por ejemplo el que a medida que aumenta 
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 6 
 
 
la frecuencia de la luz incidente el número de fotoelectrones desprendidos es mayor, o que el 
número de fotoelectrones desprendidos no depende de la intensidad de la luz, así se concluyó que 
la energía cinética máxima que adquieren los electrones es igual a la carga del electrón 
multiplicada por un voltaje de frenado. Para poder ocasionar el desprendimiento de los electrones 
era necesario incidir luz, con una longitud de onda tal que pueda vencer la función de trabajo que 
es una característica de cada material, trabajo que lo hizo acreedor al premio Nobel en el año de 
1921. 
 
ArthurCompton estableció que los fotones tienen energía y cantidad de movimiento, 
Compton realizó experimentos de tal manera que para el año de 1922 llegó a la conclusión de 
que si se bombardea un átomo con fotones muy energéticos del orden de 1018 Hertzios 
(correspondientes a la frecuencia de los rayos X), se va a tener un fotón dispersado y un electrón 
en retroceso, la longitud de onda de los rayos X dispersados dependen del ángulo de dispersión. 
Esto condujo a la complementariedad onda–partícula, es decir lo más conveniente para explicar 
que la luz, es decir es onda y partícula a la vez. 
El físico Danés Niels Bohr presentó (en 1913) un artículo que conmocionó a la Física, 
proponiendo cuatro principios básicos, que se resumen de la siguiente manera: a) el electrón se 
mueve en orbitas circulares alrededor del núcleo, b) solo ciertas orbitas son estables, c) el átomo 
emite radiación cuando un electrón salta de un estado más energético a otro menos energético y 
d) el tamaño orbital está dada por una condición cuántica relacionada con la constante de Planck. 
A inicios de los 1920 los científicos concordaban que el modelo propuesto por Bohr 
presentaba deficiencias, la primera persona que explicó esto fue Louis de de Broglie, en el año de 
1923, estableciendo el concepto de “ondas de materia”, decía que a todo cuerpo en movimiento 
 
se le podía asociar una longitud de onda. En 1927 el experimento realizado por Davisson y 
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 7 
 
 
Germer confirmó la propuesta de Broglie, todos los objetos de masa “m” tienen propiedades 
ondulatorias y por lo tanto llevan asociada una longitud de onda. 
En el año de 1925 aparece Werner Heisenberg –figura 5- con una matemática muy 
compleja y extensa, pero además de eso elegante, basada fundamentalmente en matrices; para 
resolver algunos de los inconvenientes que presentó el modelo atómico de Bohr y gracias a esto 
estableció un principio, actualmente conocido como “Principio de Incertidumbre de Heisenberg” 
el cual menciona que no se puede determinar con exactitud la posición y la cantidad de 
movimiento de una partícula en un determinado instante. 
Desde el punto de vista de la mecánica clásica, si se quiere determinar o predecir la 
posición o velocidad de una partícula macroscópica se tiene como punto de partida la Segunda 
Ley de Newton, análogamente en la Física Cuántica si se desea predecir la posible ubicación o 
región donde se encontraría una partícula se parte de una función de probabilidad, esta función 
recibió el nombre de “función de onda”. 
Tal como lo había propuesto Born en 1925, esta función de onda contiene toda la 
información acerca de una partícula determinada, se concluye que dicha función de probabilidad 
elevada al cuadrado corresponde a la densidad de probabilidad de encontrar a una partícula en un 
punto del espacio, y de aquí se origina el problema fundamental de la Física Cuántica que es 
encontrar la función de onda en cualquier tiempo “t” dada la función de onda en algún instante 
inicial. 
Es así que Erwin Schrödinger –figura 6- en 1926, plantea una ecuación que relaciona la 
función de probabilidad de una partícula con la energía cinética y potencial, esta ecuación tiene 
carácter diferencial y está en función de la posición y del tiempo. El estudio de la física cuántica 
en tres dimensiones involucró la inclusión de otros parámetros atómicos, como son el número 
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 8 
 
 
cuántico orbital, el número cuántico magnético y el espin, con la ayuda de estos números 
 
cuánticos se puede obtener las distribuciones de probabilidades para los electrones en los átomos. 
 
Aplicaciones 
 
A continuación se presentará algunas aplicaciones en base a las teorías desarrolladas: 
Comentario [CdB7]: EJEMPLO DE 
TÌTULO NIVEL 1 
 
Computación Cuántica 
 
¿Computación cuántica…?, los fenómenos que ocurren dentro de una computadora están 
regidos por las leyes de la Física, por ejemplo la relatividad limita la velocidad con que se 
transmite la información, en cuanto a la disipación del calor se basa en las leyes de la 
termodinámica. Las computadoras desde sus inicios transfi eren información de manera binaria, 
es decir en lenguajes codifi cados de ceros y unos, en la computación cuántica se utilizan los 
“qubits” (por el acrónimo en inglés quantum bit) que no son más que un vector en un espacio 
complejo bidimensional lo que les da mayor versatilidad, mientras que los bits solo pueden tener 
dos estados (cero o uno) los qubits pueden tener cuatro estados de operación lo que facilitaría la 
creación de compuertas lógicas y por lo tanto la utilización de algoritmos cuánticos, una 
computadora cuántica podría en unas horas, realizar operaciones que a una computadora 
convencional le tomaría años e incluso siglos de tiempo maquina sin tener en cuenta la cantidad 
de energía invertida en la realización de la operación. 
La física cuántica se ha desarrollado tanto, al punto que la tecnología se ha aprovechado 
de esto en sus aplicaciones, por ejemplo la máquina cuántica que es un elemento construido por 
los humanos, es de metal semiconductor en base a nitruro de aluminio recubierto de aluminio 
que vibra a seis millones de ciclos por segundo, realiza movimientos guiados por las leyes de la 
física cuántica, la primera máquina cuántica fue creada en el 2009 y le otorgaron en el 2010 el 
Comentario [CdB8]: EJEMPLO DE 
TÍTULO NIVEL 2 
 
premio “Avance del año” por la revista Science (Zoar, 2011). Comentario [CdB9]: EJEMPLO DE CITA 
EN EL TEXTO 
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 9 
 
 
Fue desarrollada en la Universidad de California por O`Connell y un grupo de 
investigadores, acoplaron un resonador mecánico similar a un pequeño trampolín de tal manera 
que se pueda lograr una superposición de dos estados cuánticos, así mismo ellos lograron hacer 
vibrar el resonador a una amplitud muy pequeña y a una frecuencia demasiado grande que sería 
imposible para la mecánica clásica. La resonancia mecánica fue lo estados cuánticos de la luz 
[9]. 
 
Enfriadores de Moléculas 
 
Otra de las últimas aplicaciones ha sido la de enfriar moléculas utilizando un laser, físicos 
de la Universidad de Yale han usado los rayos de láser para enfriar moléculas hasta temperaturas 
que se acercan a lo que se conoce como el cero absoluto, aproximadamente 273 grados Celsius 
bajo cero. Este nuevo método es un paso importante hacia la meta final de usar moléculas 
individuales como bits de información en la computación cuántica. Actualmente, los científicos 
utilizan átomos individuales o bien las estructuras denominadas “átomos artifi ciales”, como 
qubits, o bits cuánticos, en sus esfuerzos por desarrollar procesadores cuánticos. Sin embargo, 
los átomos individuales no se comunican tan bien entre sí como se necesita para la comunicación 
entre los qubits. Y por otro lado, los átomos artifi ciales, que sí se comunican bien entre sí, son 
tan grandes que tienden a recoger las interferencias del mundo exterior. En computación cuántica 
y otras áreas científi cas, un átomo artifi cial es un dispositivo hecho de miles de millones de 
átomos, diseñado para comportarse como si fuese un único átomo (Rico Ortega, 2004). 
Para usar moléculas como qubits, los físicos primero tienen que ser capaces de 
controlarlas y manipularlas, algo muy difícil ya que las moléculas por regla general no pueden 
ser cogidas o movidas sin perturbar sus propiedades cuánticas. Con el fi n de superar este 
problema, el equipo de la Universidad de Yale desplazó las moléculas utilizando un leve impacto 
Comentario [CdB10]: EJEMPLO DE 
TÍTULO NIVEL 2 
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 10 
 
 
producido por una corriente constante de fotones, o partículas de luz, emitidas por un láser. 
Usando haces de láser para golpear las moléculas desde direcciones opuestas, fueron capaces de 
reducir las velocidades de los movimientos de las moléculas y como el movimiento de las 
moléculases una medida de la temperatura entonces se logro acercar la temperatura de dichas 
moléculas al cero absoluto. 
Conclusiones 
 
La Física Cuántica es la base fundamental para el estudio de los fenómenos que ocurren a 
escalas muy pequeñas, gracias a esta rama de la Física se han podido explicar muchos de estos 
fenómenos que ocurren a esta escala además de crear diversas aplicaciones tecnológicas a tal 
punto que para el futuro se tiene como prioridad desarrollar la Ingeniería Cuántica; que tiene un 
futuro promisorio debido la cantidad de aplicaciones que se le puede dar en la era tecnológica 
teniendo en cuenta su aplicación en el hardware y software de la industria computacional así 
como también el estudio de la estructura de la materia, el objetivo será construir y manipular 
 
objetos cuánticos DD para aplicaciones especificas. Comentario [CdB11]: TERMINA 
CUERPO DEL DOCUMENTO 
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 11 
 
 
Lista de Referencias 
 
Einstein, A. (1905). Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden 
 
heuristischen Gesichtspunkt. Science, Vol. 1, Año 2. 
 
Rico Ortega, E. (2004). Quantum Correlations in (+) Dimensional Systems. (Tesis de Maestría en Física, 
Comentario [CdB12]: EJEMPLO DE 
REFERENCIA DE ARTÍCULO DE REVISTA 
 
Universidad de Barcelona, 2004). 
 
Serway, M., Moses, X., Moyer, Z. (2010). Física moderna. (3ª edición). México, D.F.: Editorial 
Comentario [CdB13]: EJEMPLO DE 
REFERENCIA DE TESIS 
 
Thomson. 
 
Zoar, D. (2011). La realidad cuántica revolucionaria en el mundo de la información. Recuperado de: 
 
www.tendencias21.net/ 
Comentario [CdB14]: EJEMPLO DE 
REFERENCIA DE LIBRO 
 
 
Comentario [CdB15]: EJEMPLO DE 
REFERENCIA DE DOCUMENTO EN LÍNEA 
http://www.tendencias21.net/
Cornisa: FISICA CUÁNTICA 12 
 
 
 
 
Figura 1. 
 
Áreas generales de estudio de la Física organizadas por la rapidez con que se mueve y el tamaño 
 
de la partícula. Comentario [CdB16]: EJEMPLO DE 
FIGURA COMO MATERIAL 
COMPLEMENTARIO