Els desenvolupaments de l'IMB-CNM en tecnologies quàntiques, destacats en la revista CSIC Investiga

El número 10 de la revista CSIC Investiga, acabat de publicar, s'endinsa en els avanços de la física quàntica amb el subtítol "la recerca de les entranyes de la matèria que augura una nova revolució tecnològica". Entre els continguts, tres aportacions de l'IMB-CNM posen el focus en el paper crucial de la microelectrònica en el desenvolupament de qbits (o bits quàntics) i dispositius quàntics.

El reportatge Xips de llum per a impulsar la tecnologia quàntica, escrit per Natalia Bermejo Gijón-Bonales, explora com els circuits fotònics integrats permeten noves arquitectures per a processar informació quàntica. Traçant punts quàntics amb tecnologia microelectrònica, redactat per Sabela Rey Cao, explora els avanços en fabricació de semiconductors per a noves aproximacions basades en punts quàntics. A més, una entrevista amb la investigadora Gemma Rius indaga sobre la fabricació de xips superconductors per a aplicacions quàntiques. En conjunt, aquests treballs reflecteixen la diversitat i solidesa amb la qual l'IMB-CNM contribueix a l'estratègia quàntica del CSIC.

A continuació es reprodueixen els primers paràgrafs de cada reportatge.

Chips de luz para impulsar la tecnología cuántica

Tenim molt assumit que l'electricitat transporta informació, i amb raó: és el cor de la majoria de dispositius que usem diàriament. Però no és l'única via. Hi ha uns “missatgers” que estan pertot arreu, els fotons, que són les unitats mínimes de la llum. En alguns dispositius que utilitzem en la nostra vida diària, estan molt presents: els rúters (o encaminadors) s'alimenten per al seu funcionament amb electricitat, però el que permet usar internet a altes velocitats és la instal·lació de fibra òptica; dins d'aquest cable de vidre, la llum avança com si anés per un passadís de miralls, propagant la informació a una velocitat fora de l'abast de l'electricitat.

Altres exemples serien els radars o els làsers, que usen diferents rangs de l'espectre electromagnètic per a mesurar o il·luminar, respectivament. La fotònica llavors tracta de manejar la llum (o els fotons) amb l'objectiu d'utilitzar-la, ja sigui per a realitzar mesuraments o transmetre informació. "La fotònica és una eina, no un camp del saber en si mateix. És tan transversal que la trobes en qualsevol lloc", afegeix Carlos Domínguez, professor de recerca del CSIC en l'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM) i responsable de la plataforma fotònica integrada (SiN Photonics Platform) del centre.

Amb la contribució de: Carlos Domínguez, Joaquín Faneca, Jad Sabek i Jorge Barreto.

Trazando puntos cuánticos con tecnología microelectrónica

No fa falta tenir un ordinador quàntic a casa perquè aquesta tecnologia canviï les nostres vides. Es tracta del desenvolupament que podria redefinir com abordem els problemes més complexos de la ciència. I és que la tecnologia quàntica és un dels camps de recerca en auge pel seu potencial per a revolucionar la societat. A través de fenòmens com la superposició quàntica, permetrà desenvolupar dispositius amb capacitats encara inimaginables, que superen les de la tecnologia convencional.

Aquest canvi de paradigma implica replantejar les metodologies de disseny i fabricació de dispositius. Molts sistemes actuals no tenen la capacitat suficient per a fer-los d'aquest tipus. Una línia de recerca proposa una solució eficient: desenvolupar tecnologia quàntica basada en semiconductors. Així, els mètodes de fabricació estandarditzats durant dècades per la indústria microelectrònica —la que produeix els xips— podrien aplicar-se a la creació de dispositius quàntics. L'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM), un centre adscrit al Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC), té un grup de recerca dedicat a això.

Amb la contribució de: Joan Bausells, Francesc Pérez-Murano, Marta Fernández-Regúlez, Esteve Amat i Jordi Llobet.

Gemma Rius: "Los cúbits superconductores son muy versátiles, tanto en fabricación como en usos potenciales"

Existeixen diferents aproximacions a la fabricació de qbits, la unitat bàsica de la computació quàntica: basats en materials superconductors, semiconductors, fotònics o d'ions atrapats, entre altres. Els qbits superconductors es fabriquen sobre plataformes de microelectrònica i són els que estan més prop d'aplicacions pràctiques a curt termini.

Els superconductors són materials que, en refredar-se per sota d'una temperatura crítica, condueixen electricitat sense resistència, la qual cosa permet que un corrent circuli indefinidament en un circuit tancat sense pèrdues d'energia.