Preparats per a agafar l'ona de tecnologies quàntiques

2022/06/01 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ikerketa-zentroak
• Ingeniaritza
• Fisika
• Teknologia

Encara que es parla de la segona revolució quàntica, segons l'investigador de CIC nanoGUNE, Emilio Artacho, és important matisar bé què és això. “La veritable revolució va ser quan es van establir les bases de la física quàntica; aviat es compliran cent anys”, diu Artacho. En els anys 40, amb el transistor, la quàntica va tenir aplicació i tota la tecnologia actual està basada en la quàntica. Aquesta és la primera revolució. “S'ha donat el nom de segona revolució a l'explotació d'algunes propietats quàntiques que fins ara no hem explotat: superposició d'estat i enredamiento quàntic”, explica Artacho.

“Les coses avancen molt ràpid”, diu Iñigo Arizaga Arcelus, director de Tecnologies Quàntiques de Tecnalia. “La veritat és que ara la tecnologia està permetent fer més fàcil el que fins ara només es podia fer en alguns laboratoris”.

A més, des d'Europa i els governs s'estan aportant fons per al desenvolupament de les tecnologies quàntiques. “Hem d'aprofitar aquest moment per a invertir, reforçar els equips i preparar-nos bé per a fer una bona feina en aquestes tecnologies”, diu Arizaga.

En CIC nanoGUNE s'està investigant en el camp dels sensors quàntics. “Creiem que és un camp de futur que pot influir en la tecnologia”, diu Artacho. La sensibilitat dels sensors quàntics és enorme. “Precisament un dels problemes de la computació quàntica és mantenir les partícules subatòmiques o atòmiques prou aïllades, perquè gairebé tot pot alterar-les i alterar el seu estat quàntic. Però això al seu torn significa que són elements molt sensibles a uns certs paràmetres”, explica Arizaga.

Aquesta sensibilitat s'està utilitzant per a la lectura de spines (propietat de les partícules elementals) en nanoGUNE, i encara que normalment s'utilitzen camps magnètics per a la manipulació o lectura de spines, en aquest cas es tracta de camps elèctrics. “Usar els camps elèctrics implicaria un canvi de model i simplificaria molt el procés”, apunta Artacho. El laboratori està experimentant amb el microscopi d'efecte túnel i realitza càlculs teòrics per a predir el que s'espera en el laboratori i com interpretar els resultats. D'altra banda, realitzen simulacres. “Les simulacions ens donen molta més informació que els experiments que podem realitzar en el laboratori. Són experiments virtuals, per dir-ho així, els que validem comparant-los amb els resultats del laboratori”.

D'altra banda, en col·laboració amb el Centre de Física de Materials (CFM) s'està investigant en nous materials quàntics. “Algunes nanoestructuras poden presentar estats topològicament protegits, la qual cosa podria ser útil per a les tecnologies quàntiques. És una ciència molt bàsica”, explica Artacho.

“Aquest tipus de recerques és molt important”, diu Arizaga. “Estic convençut que encara no disposem de la tecnologia que s'utilitzarà per a construir els ordinadors quàntics del futur. Els primers ordinadors clàssics es van fabricar amb vàlvules, la qual cosa limitava molt. Després va venir el transistor i la microelectrònica, on va explotar. Crec que això mateix ocorrerà amb la quàntica. Amb la tecnologia que tenim ara hi ha grans limitacions, però alguna cosa apareixerà, i per a això és imprescindible una recerca bàsica”.

En Tecnalia la recerca és més aplicada i les tecnologies quàntiques abasten diversos camps. D'una banda, s'està treballant en la criptografia quàntica i postquàntica, amb l'objectiu d'aplicar-los als sectors industrial i energètic.

D'altra banda, també s'està treballant en la computació quàntica. “Fa uns anys comencem a treballar, entre altres, problemes d'optimització”, explica Arizaga. “I ja treballem en problemes reals d'empreses com l'optimització de la mobilitat i les imatges”.

També s'ha iniciat el desenvolupament de programari quàntic. I estan disposats a entrar en el camp de la simulació perquè “ofereix moltes possibilitats de crear nous materials o fàrmacs, per exemple”.

En el camp dels sensors quàntics, en col·laboració amb la UPV/EHU, s'està treballant en sensors per a ressonància magnètica nuclear. “Estem aconseguint bons resultats i estem preparant una patent”.

Arizaga també veu un futur prometedor en el camp dels sensors i creu que a Euskal Herria caldria apostar per això. “Fins ara hem treballat amb dispositius de tercers, però és hora de començar a dissenyar i produir els nostres propis dispositius”. I veu oportunitats. “Les tecnologies que investiguen en CIC nanoGUNE són molt interessants, estan fent recerca punta de punta; en CFM compten amb un laboratori de nanofotònica quàntica; els seus làsers en Tekniker també poden ser una bona oportunitat per a construir dispositius quàntics. Si tots treballem en la mateixa direcció, podrem agafar aquesta ona de tecnologies quàntiques. Tenim bases sòlides”.