Preparados para coger la ola de tecnologías cuánticas

2022/06/01 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Aunque se habla de la segunda revolución cuántica, según el investigador de CIC nanoGUNE, Emilio Artacho, es importante matizar bien qué es eso. “La verdadera revolución fue cuando se sentaron las bases de la física cuántica; pronto se cumplirán cien años”, dice Artacho. En los años 40, con el transistor, la cuántica tuvo aplicación y toda la tecnología actual está basada en la cuántica. Esta es la primera revolución. “Se ha dado el nombre de segunda revolución a la explotación de algunas propiedades cuánticas que hasta ahora no hemos explotado: superposición de estado y enredamiento cuántico”, explica Artacho.

“Las cosas avanzan muy rápido”, dice Iñigo Arizaga Arcelus, director de Tecnologías Cuánticas de Tecnalia. “Lo cierto es que ahora la tecnología está permitiendo hacer más fácil lo que hasta ahora sólo se podía hacer en algunos laboratorios”.

Además, desde Europa y los gobiernos se están aportando fondos para el desarrollo de las tecnologías cuánticas. “Tenemos que aprovechar este momento para invertir, reforzar los equipos y prepararnos bien para hacer un buen trabajo en estas tecnologías”, dice Arizaga.

En CIC nanoGUNE se está investigando en el campo de los sensores cuánticos. “Creemos que es un campo de futuro que puede influir en la tecnología”, dice Artacho. La sensibilidad de los sensores cuánticos es enorme. “Precisamente uno de los problemas de la computación cuántica es mantener las partículas subatómicas o atómicas suficientemente aisladas, pues casi todo puede alterarlas y alterar su estado cuántico. Pero esto a su vez significa que son elementos muy sensibles a ciertos parámetros”, explica Arizaga.

Esta sensibilidad se está utilizando para la lectura de spines (propiedad de las partículas elementales) en nanoGUNE, y aunque normalmente se utilizan campos magnéticos para la manipulación o lectura de spines, en este caso se trata de campos eléctricos. “Usar los campos eléctricos implicaría un cambio de modelo y simplificaría mucho el proceso”, apunta Artacho. El laboratorio está experimentando con el microscopio de efecto túnel y realiza cálculos teóricos para predecir lo que se espera en el laboratorio y cómo interpretar los resultados. Por otro lado, realizan simulacros. “Las simulaciones nos dan mucha más información que los experimentos que podemos realizar en el laboratorio. Son experimentos virtuales, por así decirlo, los que validamos comparándolos con los resultados del laboratorio”.

Por otra parte, en colaboración con el Centro de Física de Materiales (CFM) se está investigando en nuevos materiales cuánticos. “Algunas nanoestructuras pueden presentar estados topológicamente protegidos, lo que podría ser útil para las tecnologías cuánticas. Es una ciencia muy básica”, explica Artacho.

“Este tipo de investigaciones es muy importante”, dice Arizaga. “Estoy convencido de que aún no disponemos de la tecnología que se utilizará para construir los ordenadores cuánticos del futuro. Los primeros ordenadores clásicos se fabricaron con válvulas, lo que limitaba mucho. Luego vino el transistor y la microelectrónica, donde explotó. Creo que eso mismo ocurrirá con la cuántica. Con la tecnología que tenemos ahora hay grandes limitaciones, pero algo aparecerá, y para ello es imprescindible una investigación básica”.

En Tecnalia la investigación es más aplicada y las tecnologías cuánticas abarcan diversos campos. Por un lado, se está trabajando en la criptografía cuántica y postcuántica, con el objetivo de aplicarlos a los sectores industrial y energético.

Por otro lado, también se está trabajando en la computación cuántica. “Hace unos años empezamos a trabajar, entre otros, problemas de optimización”, explica Arizaga. “Y ya trabajamos en problemas reales de empresas como la optimización de la movilidad y las imágenes”.

También se ha iniciado el desarrollo de software cuántico. Y están dispuestos a entrar en el campo de la simulación porque “ofrece muchas posibilidades de crear nuevos materiales o fármacos, por ejemplo”.

En el campo de los sensores cuánticos, en colaboración con la UPV/EHU, se está trabajando en sensores para resonancia magnética nuclear. “Estamos consiguiendo buenos resultados y estamos preparando una patente”.

Arizaga también ve un futuro prometedor en el campo de los sensores y cree que en Euskal Herria habría que apostar por ello. “Hasta ahora hemos trabajado con dispositivos de terceros, pero es hora de empezar a diseñar y producir nuestros propios dispositivos”. Y ve oportunidades. “Las tecnologías que investigan en CIC nanoGUNE son muy interesantes, están haciendo investigación punta de punta; en CFM cuentan con un laboratorio de nanofotónica cuántica; sus láseres en Tekniker también pueden ser una buena oportunidad para construir dispositivos cuánticos. Si todos trabajamos en la misma dirección, podremos coger esta ola de tecnologías cuánticas. Tenemos bases sólidas”.