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Torre cuántica

En Donostia-San Sebastián, en el centro CIC Nanogune de la alianza BRTA, está en marcha desde el pasado mes de febrero una torre para el diseño y testeo de chips cuánticos. En esta torre, trabajan con la ambición de ser uno de los laboratorios más avanzados a nivel mundial en computación cuántica, junto con la empresa Quantum Motion.

Los ordenadores cuánticos, en teoría, tendrán la capacidad de realizar cálculos imposibles para los ordenadores de hoy en día. Estos ordenadores contribuirán al desarrollo de nuevos fármacos o a la lucha contra el cambio climático. Pero para ello tienen que conseguir una mayor capacidad de cálculo. Y esto llegará cuando los ordenadores tengan muchos qubits, cuando se desarrollen chips cuánticos con miles de qubits.

Aunque todavía estamos lejos de ello, se está trabajando con ese objetivo en la torre cuántica que se puso en marcha en San Sebastián desde el pasado mes de febrero. Los de allí no son laboratorios convencionales, sino laboratorios de hardware cuántico, que cuentan con una infraestructura especial para el desarrollo de chips cuánticos basados en silicio, en los que los ordenadores cuánticos diseñan y prueban los chips necesarios para realizar los cálculos.

Así lo explica Fernando González-Zalba, jefe de investigación de la torre cuántica: “Nosotros diseñamos chips para computación cuántica y luego, sobre todo, probamos y validamos que nuestros diseños cumplen las funciones deseadas. Para realizar estas pruebas, necesitamos un equipamiento muy especial”.

Por ejemplo, para que funcionen los chips, se introducen en un frigorífico de dilución cilíndrico. Esto les permite alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto. “Es una nevera que enfría hasta temperaturas ultrabajas”, explica González-Zalba. “Estas son temperaturas que están muy cerca del cero absoluto, alrededor de 273 ° C bajo cero”. Para los siguientes estudios es imprescindible trabajar a estas temperaturas: “Los efectos cuánticos que son esenciales para nuestro trabajo aparecen con más fuerza a estas bajas temperaturas.”

En el laboratorio se escucha constantemente el sonido rítmico que se produce al bombear helio. De hecho, para reducir tanto la temperatura, utilizan nitrógeno líquido y dos isótopos especiales del helio. El depósito de nitrógeno líquido se llena una vez a la semana; es necesario para que el sistema funcione. Pero el frío ultrabajo lo consiguen gracias al helio.

Para diseñar y probar los chips, por ahora disponen de tres frigoríficos. Pero, en el laboratorio tienen espacio para seis frigoríficos. En concreto, la torre cuántica consta de cinco plantas, cada una de las cuales puede albergar una infraestructura de este tipo. La razón es clara: tienen la intención de crecer en pocos años.

El propio González-Zalba lo ha dejado claro: “La ambición de nuestro equipo y centro de investigación es convertirnos en un centro de referencia en este campo, en una de las organizaciones líderes en el desarrollo de chips cuánticos basados en tecnología de silicio”.

Se apuesta por el silicio para la fabricación de chips. De hecho, los investigadores han destacado el gran futuro de las tecnologías cuánticas basadas en silicio. De hecho, es el material básico de la computación clásica, y si se logra el éxito, la misma industria e infraestructura gigante de chips de hoy en día podrá ser aprovechada para fabricar ordenadores cuánticos.

Hasta ahora han trabajado con chips de 4 qubits de CIC Nanogune, pero ya tienen listo un chip con más bits cuánticos y han iniciado el camino para diseñar el chip de miles de qubits.