Los desarrollos del IMB-CNM en tecnologías cuánticas, destacados en la revista CSIC Investiga

El número 10 de la revista CSIC Investiga, recién publicado, se adentra en los avances de la física cuántica con el subtítulo "la investigación de las entrañas de la materia que augura una nueva revolución tecnológica". Entre los contenidos, tres aportaciones del IMB-CNM ponen el foco en el papel crucial de la microelectrónica en el desarrollo de cúbits y dispositivos cuánticos.

El reportaje Chips de luz para impulsar la tecnología cuántica, escrito por Natalia Bermejo Gijón-Bonales, explora cómo los circuitos fotónicos integrados permiten nuevas arquitecturas para procesar información cuántica. Trazando puntos cuánticos con tecnología microelectrónica, redactado por Sabela Rey Cao, explora los avances en fabricación de semiconductores para nuevas aproximaciones basadas en puntos cuánticos. Además, una entrevista con la investigadora Gemma Rius indaga sobre la fabricación de chips superconductores para aplicaciones cuánticas. En conjunto, estos trabajos reflejan la diversidad y solidez con la que el IMB-CNM contribuye a la estrategia cuántica del CSIC.

A continuación se reproducen los primeros párrafos de cada reportaje.

Chips de luz para impulsar la tecnología cuántica

Tenemos muy asumido que la electricidad transporta información, y con razón: es el corazón de la mayoría de dispositivos que usamos a diario. Pero no es la única vía. Hay unos “mensajeros” que están por todas partes, los fotones, que son las unidades mínimas de la luz. En algunos dispositivos que utilizamos en nuestra vida diaria, están muy presentes: los rúters (o enrutadores) se alimentan para su funcionamiento con electricidad, pero lo que permite usar internet a altas velocidades es la instalación de fibra óptica; dentro de ese cable de vidrio, la luz avanza como si fuese por un pasillo de espejos, propagando la información a una velocidad fuera del alcance de la electricidad.

Otros ejemplos serían los radares o los láseres, que usan diferentes rangos del espectro electromagnético para medir o iluminar, respectivamente. La fotónica entonces trata de manejar la luz (o los fotones) con el objetivo de utilizarla, ya sea para realizar mediciones o transmitir información. “La fotónica es una herramienta, no un campo del saber en sí mismo. Es tan transversal que la encuentras en cualquier sitio”, añade Carlos Domínguez, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) y responsable de la plataforma fotónica integrada (SiN Photonics Platform) del centro.

Con la contribución de: Carlos Domínguez, Joaquín Faneca, Jad Sabek y Jorge Barreto.

Trazando puntos cuánticos con tecnología microelectrónica

No hace falta tener un ordenador cuántico en casa para que esta tecnología cambie nuestras vidas. Se trata del desarrollo que podría redefinir cómo abordamos los problemas más complejos de la ciencia. Y es que la tecnología cuántica es uno de los campos de investigación en auge por su potencial para revolucionar la sociedad. A través de fenómenos como la superposición cuántica, permitirá desarrollar dispositivos con capacidades aún inimaginables, que superan las de la tecnología convencional.

Este cambio de paradigma implica replantear las metodologías de diseño y fabricación de dispositivos. Muchos sistemas actuales no tienen la capacidad suficiente para hacerlos de este tipo. Una línea de investigación propone una solución eficiente: desarrollar tecnología cuántica basada en semiconductores. Así, los métodos de fabricación estandarizados durante décadas por la industria microelectrónica —la que produce los chips— podrían aplicarse a la creación de dispositivos cuánticos. El Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM), un centro adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), tiene un grupo de investigación dedicado a ello.

Con la contribución de: Joan Bausells, Francesc Pérez-Murano, Marta Fernández-Regúlez, Esteve Amat y Jordi Llobet.

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

Existen diferentes aproximaciones a la fabricación de cúbits, la unidad básica de la computación cuántica: basados en materiales superconductores, semiconductores, fotónicos o de iones atrapados, entre otros. Los cúbits superconductores se fabrican sobre plataformas de microelectrónica y son los que están más cerca de aplicaciones prácticas a corto plazo.

Los superconductores son materiales que, al enfriarse por debajo de una temperatura crítica, conducen electricidad sin resistencia, lo que permite que una corriente circule indefinidamente en un circuito cerrado sin pérdidas de energía.