A pesar del brutal ajuste al sistema científico de parte del gobierno de Javier Milei, algunos proyectos de investigación pueden jactarse de mantenerse en pie, no sin problemas, claro.
La Comisión Nacional de Energía Atómica, que durante 2024 y 2025 tienen congelado el presupuesto al punto de paralizar proyectos estratégicos como los reactores CAREM y RA-10, trabaja en el desarrollo de un procesador cuántico de pequeña escala con circuitos superconductores, así como en otras iniciativas para que esta tecnología emergente llegue a formar parte de la vida cotidiana.
El proyecto QUANTEC (Tecnologías Cuánticas), se lleva a cabo en el Centro Atómico Bariloche, específicamente en la Gerencia de Física, perteneciente a la Gerencia de Área Investigación, Desarrollo e Innovación.
Los fundamentos de la computación cuántica
La computación cuántica se basa en los principios de la mecánica cuántica, que describen el comportamiento de la materia a escala atómica y subatómica. En esta escala microscópica, los sistemas exhiben propiedades contraintuitivas en comparación con el mundo macroscópico. Uno de los fenómenos más intrigantes en la escala microscópica es la superposición cuántica, que permite que un sistema cuántico exista en múltiples estados simultáneamente.
La unidad de información en la computación cuántica es el qubit. A diferencia del bit en una computadora tradicional, el qubit no está restringido a los valores clásicos de 0 o 1. Puede estar en una superposición de ambos estados a la vez, con ciertas probabilidades de colapsar en 0 o 1 cuando se mide. Esta propiedad permite realizar cálculos complejos de manera exponencialmente más rápida que con las computadoras clásicas.
No existe una única manera de generar qubits: pueden crearse utilizando diferentes sistemas físicos. Actualmente, los investigadores exploran diversas tecnologías, como fotones individuales, cuyo estado cuántico se controla mediante la polarización; electrones confinados en puntos cuánticos, donde se manipula su espín; átomos o iones atrapados en trampas electromagnéticas; núcleos atómicos, como el hidrógeno (¹H) o el carbono-13 (¹³C), controlando su magnetización; o circuitos superconductores. Cada una de estas tecnologías presenta ventajas y desafíos únicos en el desarrollo de sistemas cuánticos más estables, escalables y eficientes.
Los desarrollos del Centro Atómico Bariloche
Hace más de 10 años, los doctores María José Sánchez y Daniel Domínguez, actual gerente de Física de la CNEA, comenzaron a modelar en forma teórica qubits con circuitos superconductores en el Grupo de Teoría de la Materia Condensada del Centro Atómico Bariloche. También empezaron a elaborar propuestas de circuitos de qubits superconductores para compuertas cuánticas y protocolos para manipular el estado de los qubits e implementar algoritmos cuánticos.
“A mi vuelta a la Argentina, con el plan de investigación de estudiar experimentalmente circuitos cuánticos, recibí el apoyo de la CNEA con el proyecto QUANTEC. Esta semilla se fue transformando en el Grupo de Circuitos Cuánticos Bariloche”, cuenta el doctor en física e investigador del CONICET Leandro Tosi, que lidera el equipo.
Materiales superconductores
Este grupo trabaja para desarrollar circuitos cuánticos de estado sólido con circuitos superconductores, donde los estados cuánticos emergen de corrientes eléctricas que fluyen sin resistencia. Esto es posible gracias a materiales superconductores, que adquieren esta propiedad cuando se enfrían a temperaturas extremadamente bajas. Los investigadores utilizan un criostato de dilución, un equipo que puede enfriar hasta 0,025 Kelvin, es decir 25 milésimas de grado por encima del cero absoluto (-273.15 grados celsius).
Los estados cuánticos de los circuitos superconductores se pueden modificar mediante el envío secuenciado de pulsos electromagnéticos. Lamentablemente, la información cuántica se degrada rápidamente debido a un mecanismo llamado decoherencia. Todo el cálculo cuántico (miles de compuertas) debe realizarse en apenas unos milisegundos. La lectura de los resultados debe efectuarse de manera rápida para minimizar la pérdida de coherencia del estado cuántico.
Los investigadores del Centro Atómico Bariloche trabajan en el desarrollo de qubits superconductores tipo Fluxonium, una arquitectura que ofrece mayores tiempos de coherencia y permite realizar operaciones más rápidas en comparación con otros tipos de qubits. Esta plataforma también facilita la integración de múltiples qubits en un solo chip, lo que la convierte en una opción prometedora para la escalabilidad de los procesadores cuánticos. Como primer paso, el equipo está enfocado en la construcción de un procesador cuántico de 4 a 6 qubits.
Circuitos cuánticos
El grupo también avanza con el proyecto HYBRIDQC, que busca fabricar circuitos cuánticos a partir de materiales híbridos que combinen materiales superconductores y semiconductores. Para esto, utiliza una instalación única en el país de epitaxia por haces moleculares (MBE), que sirve para el crecimiento de películas delgadas de diversos materiales semiconductores con precisión atómica. Este proyecto, que se desarrolla en la sala limpia del Centro Atómico Bariloche, es liderado por los doctores Leonardo Salazar (CNEA) y Hernán Pastoriza (CNEA-CONICET), como parte del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología.
El doctor Leandro Tosi anticipa: “En este Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuántica, nos gustaría demostrar la manipulación coherente de un qubit superconductor”. De esta manera, en la CNEA se dará un paso crucial hacia la construcción de procesadores cuánticos prácticos y escalables. Este avance, además, permitiría el desarrollo de aplicaciones más sofisticadas en áreas como la criptografía, la simulación de materiales y medicamentos, y la inteligencia artificial, aportando a la transformación del panorama tecnológico global.
