Què fa que un material sigui superconductor?: així és el simulador quàntic "sense precedents" que ho pot descobrir

BarcelonaHi ha problemes de física que els superordinadors actuals no poden resoldre. Són incògnites sobre aplicacions reals, del dia a dia, que encara no som capaços d'entendre, com, per exemple, per què hi ha materials que són superconductors d'alta temperatura, útils per fer ressonàncies magnètiques i línies de tren d'alta velocitat. Les seves aplicacions són múltiples, però avui encara es desconeix què fa que alguns elements puguin suportar altes temperatures i d'altres no. Per desentrellar-ho són necessàries tècniques de detecció d'alta precisió que permetin aprofundir en les propietats microscòpiques dels materials i, ara, l'ecosistema de recerca català incorpora un nou jugador: el Quione, el primer simulador quàntic analògic del món capaç de detectar àtoms individuals de gasos quàntics d'estronci (Sr a la taula periòdica o de Mendeléiev). Creat per l'equip de l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) que dirigeix la investigadora Leticia Tarruell, Quione és una eina "sense precedents globals" que servirà per millorar el coneixement de propietats de materials quàntics complexos.

Aquesta tecnologia permetrà reduir sistemes molt complicats a models més simples per després comprendre preguntes que els ordinadors actuals no poden respondre. "Podrem abordar qualsevol problema relacionat amb el comportament de les partícules en física quàntica. Tenim moltes opcions", afirma l'investigador de l'ICFO Toni Rubio. Es tracta d'una línia de recerca que permet fer càlculs amb àtoms i que fins ara no estava gaire desenvolupada a l'Estat. De fet, suposarà una oportunitat no només en l'àmbit de la recerca, sinó també com a reclam per atraure talent a Catalunya i iniciatives empresarials interessades en aquest camp. Rubio destaca que han aconseguit portar el gas d'estronci a un nivell quàntic, l'han col·locat en un espai en què els àtoms poden col·lidir entre ells i han aplicat tècniques d'imatge per veure'ls de forma individualitzada.

Fins ara, aquests microscopis s'havien basat en àtoms alcalins, com el liti i el potassi, que tenen propietats més simples en comparació amb els àtoms alcalinoterris com l'estronci. Això significa que, en aquests experiments, l'estronci ofereix més ingredients amb què jugar. Com que té "un gran potencial" per a la simulació quàntica, l'ICFO ha dissenyat aquest processador únic al món. L'objectiu és construir ordinadors quàntics basats en àtoms ultrafreds, ideals per descobrir nous comportaments quàntics. A més del processador quàntic, el programa inclou el microscopi de gasos quàntics i un processador híbrid analogicodigital anomenat Quione II, actualment en fase de creació.

"Revolució quàntica"

Aquesta fita científica, cofinançada pel Govern, és "una nova mostra que Catalunya pot abordar amb èxit i lideratge l'anomenada segona revolució quàntica", segons la secretària de Polítiques Digitals de la Generalitat, Gina Tost. El projecte també ha rebut altres suports com el premi de la Reial Societat Espanyola de Física, i projectes i beques de la Fundació BBVA, la Fundació Ramón Areces, la Fundació La Caixa i la Fundació Cellex.

El Govern ha explicat que Quione és un dels vuit projectes de l'ICFO que està cofinançant per impulsar la recerca i la innovació amb l'objectiu d'establir les bases de la futura Estratègia de Tecnologies Quàntiques de Catalunya. També treballen conjuntament en l'anella de comunicacions quàntiques a l’àrea metropolitana de Barcelona, el disseny i desenvolupament de sensors quàntics magnètics per a materials i neuromedicina i la divulgació i promoció de les tecnologies quàntiques i la seva aplicació i impacte a Catalunya.