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## Acción
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## Hotspot
### Texto
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### Tooltip
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### URL
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## Media
### Audio
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### Imágen
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### Subtítulo
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### Subtítulos de Audio
### Subtítulos de Video
### Título
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panorama_3DE6A104_7B27_029F_41B1_D729EBD114EB.label = 1 Laboratorio Magnetismo Molecular-02
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album_608D574A_D798_D103_41E9_603C546304A6_8.label = Avances en inteligencia artificial, quantum machine learning
panorama_E42F66DC_9994_0D89_41D5_14CD2C532E5F.label = CFM-Exterior
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panorama_9D6B6741_8878_1766_41D7_943B3361B529.label = CIC-nanoGUNE Hall
panorama_456BB464_7EF0_B47C_41D1_A740A9364F34.label = Cables 1 Quantum Nanophotonics Laboratory
panorama_45573C9D_7EF3_D4CC_41CF_BED74A3DE15B.label = Cables 2 Quantum Nanophotonics Laboratory
panorama_45860734_7EF0_B5DC_41BE_C9E8D3F16417.label = Cables 3 Quantum Nanophotonics Laboratory
album_608D574A_D798_D103_41E9_603C546304A6_12.label = Circuitos Integrados Cuánticos
album_608D574A_D798_D103_41E9_603C546304A6_0.label = Circuitos electrónicos de ultrabajo consumo y ultrabaja temperatura para el control y lectura de las operaciones efectuadas sobre los cúbits
album_608D574A_D798_D103_41E9_603C546304A6_13.label = Computadores cuánticos más precisos
panorama_30EF6B31_7B27_06F9_41DA_F95DE82F734E.label = Coordinacion Quimica
album_608D574A_D798_D103_41E9_603C546304A6_9.label = Criptografía cuántica
video_CA6F256A_8BB8_EB3A_41D7_8E2894678789.label = DIPC
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panorama_3F8A0480_7EF0_54B4_41C1_CB7764783F50.label = DIPC Laboratorio de microscopía de sonda de barrido de materiales cuánticos 2D
panorama_3307BF41_7B2F_7E99_41C2_26E53B480CD8.label = El COMMIC (Communication IC)
panorama_3CB6BECF_7B21_1FA9_41C4_169BDE53E361.label = Electro Química de Superficies xps
panorama_9E78D63B_BC1A_E9C4_41D8_2342B344F835.label = Hall Dipc
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album_608D574A_D798_D103_41E9_603C546304A6_3.label = Infraestructuras avanzadas
panorama_3DB9C674_7B21_0F7F_41D0_D80866E50D69.label = Laboratorio Magnetismo Molecular-01
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panorama_9D6B86F7_8878_692A_41D1_C6ACF913B508.label = MILLA-CUANTICA-General
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### Texto Multilínea
HTMLText_6B79F900_D788_FEFF_41C4_2B8388E9DC50_mobile.html = ¿Qué aplicaciones se derivan de nuestras investigaciones?
¿qué aplicaciones se derivan de nuestras investigaciones?
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DIPC
Creado en el año 2000, el Donostia International Physics Center (DIPC) es un centro de investigación en física y disciplinas afines cuya misión también incluye la transmisión de cultura científica a la sociedad.
En el DIPC investigamos la realidad en toda su magnitud, desde los fenómenos cuánticos en las escalas más diminutas de la materia, hasta la exploración de los confines del Universo.
Trabajamos en una amplia variedad de temas desde sistemas cuánticos, física de la materia condensada, ciencia de materiales, nanociencia, física-química, cosmología y física de partículas. Y también investigamos sobre química, biociencias, inteligencia artificial y supercomputación.
Fuimos designados por el Gobierno Vasco como Basque Excellence Research Center (BERC) desde 2008, tenemos también la acreditación de Centro de Excelencia Severo Ochoa de la AEI.
IBM
En el estado, los primeros ordenadores fueron instalados a mediados de los años 60 en diferentes centros universitarios. El primer centro de cálculo se creó en Madrid gracias a un acuerdo con IBM.
A primera vista, aquellas primeras máquinas se parecían muy poco a la imagen que tenemos de un ordenador. Además de ocupar un gran espacio (una sala entera), la interacción no se realizaba a través de teclados o ratones, sino a través de tarjetas perforadas que contenían los datos y los programas a ejecutar.
Aun así, en su funcionamiento interno, esas máquinas comparten un aspecto fundamental con todos los sistemas digitales actuales, desde los grandes servidores hasta los relojes inteligentes: todos ellos se basan en la codificación de la información a través del código binario.
La facultad de INFORMÁTICA
Fundada el 4 de marzo de 1976, la Facultad de Informática de la Universidad del País Vasco fue una de las tres primeras del estado. Desde sus orígenes ha formado a miles de profesionales en el ámbito de la informática y de la inteligencia artificial.
La extensa labor de investigación realizada en el centro impulsa el desarrollo de innumerables proyectos a través de la transferencia de conocimiento, y además, enriquece la oferta formativa, adaptándola a los rápidos avances del campo, incluyendo en los últimos años la computación cuántica.
Con una larga tradición y una actividad investigadora puntera, la Facultad de Informática es la referencia en Informática e Inteligencia Artificial.
cfm en cuántica
Una de nuestras prioridades estratégicas es la investigación en tecnologías cuánticas. Estudiamos fenómenos emergentes en materiales topológicos, superconductores o estructuras de Moiré, incluyendo heteroestructuras bidimensionales con propiedades electrónicas y magnéticas singulares.
También trabajamos en el desarrollo de sensores y fotónica cuántica, creando dispositivos basados en luz entrelazada y estructuras híbridas que combinan emisores cuánticos con nanofotónica.
Diseñamos y caracterizamos nanodispositivos superconductores y magnéticos con aplicaciones en computación cuántica y espintrónica.
Además, exploramos la simulación cuántica, implementando arquitecturas con cadenas de átomos y desarrollando nuevos algoritmos para modelar propiedades electrónicas.
Todo ello apoyado en infraestructuras avanzadas, que incluyen microscopía y espectroscopía a temperaturas miliKelvin, siete milésimas de grado por encima del cero absoluto.
cfm
En el Centro de Física de Materiales (CFM) impulsamos la investigación fundamental en física desde una comunidad científica integrada por personal del CSIC, la Universidad del País Vasco y la Asociación MPC.
Fundado en 1999, desde 2009 somos un centro BERC del Gobierno Vasco, y combinamos investigación de vanguardia, formación de nuevas generaciones e impacto social.
Nuestro día a día une la ciencia más básica con el desarrollo de nuevas aplicaciones. En el CFM exploramos fenómenos cuánticos, pero también trabajamos con materiales magnéticos, poliméricos, nanoestructuras o biomateriales, siempre con impacto en sostenibilidad, energía o salud.
En definitiva, entendemos que el material no es el destino, sino el camino: un punto de partida para descubrir nuevas leyes de la física y transformar el futuro.
la facultad en cuántica
Nuestro trabajo en cuántica se centra en la computación, esto es, en el desarrollo de programas que permitan aprovechar el potencial de los ordenadores cuánticos.
En particular, trabajamos en:
• Algoritmos cuánticos Monte Carlo, centrados en acelerar simulaciones estocásticas mediante el uso de “paseos cuánticos”.
• Quantum Machine Learning, desarrollando algoritmos de aprendizaje híbridos clásico-cuánticos para la resolución de problemas reales.
• Optimización cuántica, explorando tanto algoritmos variacionales, por ejemplo, el Quantum Approximate Optimization Algorithm, como enfoques inspirados en el algoritmo de Grover.
nanogune en cuántica
En el área de la cuántica, la actividad de nanoGUNE se centra en las siguientes líneas:
• Desarrollo de hardware cuántico mediante la integración de cúbits de spin de silicio en transistores para computación cuántica a gran escala.
• Circuitos electrónicos de ultrabajo consumo y ultrabaja temperatura para el control y lectura de cúbits.
• Desarrollo de nuevos materiales moleculares para el diseño de dispositivos lógicos cuánticos.
• Estudio de fenómenos cuánticos emergentes en materiales topológicos y de baja simetría para su integración en dispositivos cuánticos de próxima generación.
• Integración de computación cuántica en métodos de simulación atomística basados en primeros principios.
nanogune en cuántica
En el área de la cuántica, la actividad de nanoGUNE se centra en las siguientes líneas:
• Desarrollo de hardware cuántico mediante la integración de cúbits de spin de silicio en transistores para computación cuántica a gran escala.
• Circuitos electrónicos de ultrabajo consumo y ultrabaja temperatura para el control y lectura de cúbits.
• Desarrollo de nuevos materiales moleculares para el diseño de dispositivos lógicos cuánticos.
• Estudio de fenómenos cuánticos emergentes en materiales topológicos y de baja simetría para su integración en dispositivos cuánticos de próxima generación.
• Integración de computación cuántica en métodos de simulación atomística basados en primeros principios.
nanogune
NanoGUNE es un Centro de Investigación Cooperativa (CIC) promovido por el Gobierno Vasco en 2006. Su misión es llevar a cabo investigación de excelencia en nanociencia y nanotecnología, contribuyendo así al incremento de la competitividad empresarial y el crecimiento económico del País Vasco y creando, asimismo, las condiciones necesarias para que la sociedad se beneficie de un amplio abanico de nanotecnologías.
NanoGUNE destaca por combinar investigación fundamental de vanguardia en nanociencia cuántica, nanomateriales y nanomedicina con actividades específicas de investigación industrial y desarrollo experimental mediante la colaboración con la industria y la creación de nuevas empresas de base tecnológica.
nanogune
NanoGUNE es un Centro de Investigación Cooperativa (CIC) promovido por el Gobierno Vasco en 2006. Su misión es llevar a cabo investigación de excelencia en nanociencia y nanotecnología, contribuyendo así al incremento de la competitividad empresarial y el crecimiento económico del País Vasco y creando, asimismo, las condiciones necesarias para que la sociedad se beneficie de un amplio abanico de nanotecnologías.
NanoGUNE destaca por combinar investigación fundamental de vanguardia en nanociencia cuántica, nanomateriales y nanomedicina con actividades específicas de investigación industrial y desarrollo experimental mediante la colaboración con la industria y la creación de nuevas empresas de base tecnológica.
tecnun en cuántica
Tecnun cuenta con dos equipos de investigación vinculados a la física cuántica:
• El equipo del Laboratorio Cuántico COMMIC lleva más de 20 años desarrollando soluciones de electrónica integrada a temperaturas criogénicas para el control y lectura de procesadores cuánticos escalables basados en cúbits de estado sólido, esto es, cúbits superconductores y cúbits semiconductores.
• El equipo de investigación del Laboratorio de Información Cuántica estudia técnicas para tratar de solucionar el ruido cuántico en computadores cuánticos.
tecnun
Tecnun-Escuela de Ingeniería, perteneciente a la Universidad de Navarra, tiene como propósito contribuir a la formación profesional, científica y humana de los futuros ingenieros.
Desde su creación, en la primavera de 1961, mantiene un equilibrio entre la docencia, la investigación y el servicio a la sociedad, haciendo que estas actividades se complementen entre sí.
Actualmente dispone de dos campus: la sede más antigua, ubicada en el campus universitario de Ibaeta. Y otra que se encuentra en el Parque Tecnológico de Miramón e integra las aulas y laboratorios de investigación de las áreas de Electricidad, Electrónica y Comunicaciones.
¿A dónde nos llevará?
Una de las aplicaciones más prometedoras de estos materiales es en el desarrollo de tecnologías cuánticas, dado que podrían ser utilizados, bajo ciertas condiciones, como nuevos cúbits, unidades de memoria de los ordenadores cuánticos de nueva generación.
Además de ello, nuestras investigaciones permitirán mejorar la adsorción de reactivos, aumentar la selectividad hacia productos deseados y potenciar la eficiencia energética global de estas reacciones, con un claro enfoque en aplicaciones para la producción de energía limpia y sostenible.
¿cómo lo hacemos?
Tenemos dos líneas de trabajo principales que son complementarias y se nutren mutuamente de conceptos y materiales compartidos.
Por un lado, nos enfocamos en la síntesis y caracterización de materiales a la escala atómica, investigando fenómenos cuánticos a la nanoescala en las superficies de estos materiales.
Por otro lado, exploramos estos materiales cuánticos y sus propiedades emergentes en el contexto de la electrocatálisis. Queremos entender cómo las características cuánticas, como los estados electrónicos específicos, el confinamiento cuántico o la presencia de estados topológicos, pueden ser aprovechadas para optimizar procesos clave en las reacciones electrocatalíticas.
¿qué investigamos?
En nuestro laboratorio exploramos el mundo de la física y la química fundamentales a escala de átomos y moléculas individuales. En otras palabras, investigamos cómo la materia se comporta en su nivel más básico.
¿A dónde nos llevará?
Una de las aplicaciones más prometedoras de estos materiales es en el desarrollo de tecnologías cuánticas, dado que podrían ser utilizados, bajo ciertas condiciones, como nuevos cúbits, unidades de memoria de los ordenadores cuánticos de nueva generación.
Además de ello, nuestras investigaciones permitirán mejorar la adsorción de reactivos, aumentar la selectividad hacia productos deseados y potenciar la eficiencia energética global de estas reacciones, con un claro enfoque en aplicaciones para la producción de energía limpia y sostenible.
DIPC
Creado en el año 2000, el Donostia International Physics Center (DIPC) es un centro de investigación en física y disciplinas afines cuya misión también incluye la transmisión de cultura científica a la sociedad.
En el DIPC investigamos la realidad en toda su magnitud, desde los fenómenos cuánticos en las escalas más diminutas de la materia, hasta la exploración de los confines del Universo.
Trabajamos en una amplia variedad de temas desde sistemas cuánticos, física de la materia condensada, ciencia de materiales, nanociencia, física-química, cosmología y física de partículas. Y también investigamos sobre química, biociencias, inteligencia artificial y supercomputación.
Fuimos designados por el Gobierno Vasco como Basque Excellence Research Center (BERC) desde 2008, tenemos también la acreditación de Centro de Excelencia Severo Ochoa de la AEI.
IBM
En el estado, los primeros ordenadores fueron instalados a mediados de los años 60 en diferentes centros universitarios. El primer centro de cálculo se creó en Madrid gracias a un acuerdo con IBM.
A primera vista, aquellas primeras máquinas se parecían muy poco a la imagen que tenemos de un ordenador. Además de ocupar un gran espacio (una sala entera), la interacción no se realizaba a través de teclados o ratones, sino a través de tarjetas perforadas que contenían los datos y los programas a ejecutar.
Aun así, en su funcionamiento interno, esas máquinas comparten un aspecto fundamental con todos los sistemas digitales actuales, desde los grandes servidores hasta los relojes inteligentes: todos ellos se basan en la codificación de la información a través del código binario.
cfm en cuántica
Una de nuestras prioridades estratégicas es la investigación en tecnologías cuánticas. Estudiamos fenómenos emergentes en materiales topológicos, superconductores o estructuras de Moiré, incluyendo heteroestructuras bidimensionales con propiedades electrónicas y magnéticas singulares.
También trabajamos en el desarrollo de sensores y fotónica cuántica, creando dispositivos basados en luz entrelazada y estructuras híbridas que combinan emisores cuánticos con nanofotónica.
Diseñamos y caracterizamos nanodispositivos superconductores y magnéticos con aplicaciones en computación cuántica y espintrónica.
Además, exploramos la simulación cuántica, implementando arquitecturas con cadenas de átomos y desarrollando nuevos algoritmos para modelar propiedades electrónicas.
Todo ello apoyado en infraestructuras avanzadas, que incluyen microscopía y espectroscopía a temperaturas miliKelvin, siete milésimas de grado por encima del cero absoluto.
cfm
En el Centro de Física de Materiales (CFM) impulsamos la investigación fundamental en física desde una comunidad científica integrada por personal del CSIC, la Universidad del País Vasco y la Asociación MPC.
Fundado en 1999, desde 2009 somos un centro BERC del Gobierno Vasco, y combinamos investigación de vanguardia, formación de nuevas generaciones e impacto social.
Nuestro día a día une la ciencia más básica con el desarrollo de nuevas aplicaciones. En el CFM exploramos fenómenos cuánticos, pero también trabajamos con materiales magnéticos, poliméricos, nanoestructuras o biomateriales, siempre con impacto en sostenibilidad, energía o salud.
En definitiva, entendemos que el material no es el destino, sino el camino: un punto de partida para descubrir nuevas leyes de la física y transformar el futuro.
nanogune en cuántica
En el área de la cuántica, la actividad de nanoGUNE se centra en las siguientes líneas:
• Desarrollo de hardware cuántico mediante la integración de cúbits de spin de silicio en transistores para computación cuántica a gran escala.
• Circuitos electrónicos de ultrabajo consumo y ultrabaja temperatura para el control y lectura de cúbits.
• Desarrollo de nuevos materiales moleculares para el diseño de dispositivos lógicos cuánticos.
• Estudio de fenómenos cuánticos emergentes en materiales topológicos y de baja simetría para su integración en dispositivos cuánticos de próxima generación.
• Integración de computación cuántica en métodos de simulación atomística basados en primeros principios.
nanogune en cuántica
En el área de la cuántica, la actividad de nanoGUNE se centra en las siguientes líneas:
• Desarrollo de hardware cuántico mediante la integración de cúbits de spin de silicio en transistores para computación cuántica a gran escala.
• Circuitos electrónicos de ultrabajo consumo y ultrabaja temperatura para el control y lectura de cúbits.
• Desarrollo de nuevos materiales moleculares para el diseño de dispositivos lógicos cuánticos.
• Estudio de fenómenos cuánticos emergentes en materiales topológicos y de baja simetría para su integración en dispositivos cuánticos de próxima generación.
• Integración de computación cuántica en métodos de simulación atomística basados en primeros principios.
nanogune
NanoGUNE es un Centro de Investigación Cooperativa (CIC) promovido por el Gobierno Vasco en 2006. Su misión es llevar a cabo investigación de excelencia en nanociencia y nanotecnología, contribuyendo así al incremento de la competitividad empresarial y el crecimiento económico del País Vasco y creando, asimismo, las condiciones necesarias para que la sociedad se beneficie de un amplio abanico de nanotecnologías.
NanoGUNE destaca por combinar investigación fundamental de vanguardia en nanociencia cuántica, nanomateriales y nanomedicina con actividades específicas de investigación industrial y desarrollo experimental mediante la colaboración con la industria y la creación de nuevas empresas de base tecnológica.
nanogune
NanoGUNE es un Centro de Investigación Cooperativa (CIC) promovido por el Gobierno Vasco en 2006. Su misión es llevar a cabo investigación de excelencia en nanociencia y nanotecnología, contribuyendo así al incremento de la competitividad empresarial y el crecimiento económico del País Vasco y creando, asimismo, las condiciones necesarias para que la sociedad se beneficie de un amplio abanico de nanotecnologías.
NanoGUNE destaca por combinar investigación fundamental de vanguardia en nanociencia cuántica, nanomateriales y nanomedicina con actividades específicas de investigación industrial y desarrollo experimental mediante la colaboración con la industria y la creación de nuevas empresas de base tecnológica.
tecnun en cuántica
Tecnun cuenta con dos equipos de investigación vinculados a la física cuántica:
• El equipo del Laboratorio Cuántico COMMIC lleva más de 20 años desarrollando soluciones de electrónica integrada a temperaturas criogénicas para el control y lectura de procesadores cuánticos escalables basados en cúbits de estado sólido, esto es, cúbits superconductores y cúbits semiconductores.
• El equipo de investigación del Laboratorio de Información Cuántica estudia técnicas para tratar de solucionar el ruido cuántico en computadores cuánticos.
tecnun
Tecnun-Escuela de Ingeniería, perteneciente a la Universidad de Navarra, tiene como propósito contribuir a la formación profesional, científica y humana de los futuros ingenieros.
Desde su creación, en la primavera de 1961, mantiene un equilibrio entre la docencia, la investigación y el servicio a la sociedad, haciendo que estas actividades se complementen entre sí.
Actualmente dispone de dos campus: la sede más antigua, ubicada en el campus universitario de Ibaeta. Y otra que se encuentra en el Parque Tecnológico de Miramón e integra las aulas y laboratorios de investigación de las áreas de Electricidad, Electrónica y Comunicaciones.
¿cómo lo hacemos?
Tenemos dos líneas de trabajo principales que son complementarias y se nutren mutuamente de conceptos y materiales compartidos.
Por un lado, nos enfocamos en la síntesis y caracterización de materiales a la escala atómica, investigando fenómenos cuánticos a la nanoescala en las superficies de estos materiales.
Por otro lado, exploramos estos materiales cuánticos y sus propiedades emergentes en el contexto de la electrocatálisis. Queremos entender cómo las características cuánticas, como los estados electrónicos específicos, el confinamiento cuántico o la presencia de estados topológicos, pueden ser aprovechadas para optimizar procesos clave en las reacciones electrocatalíticas.
¿qué investigamos?
En nuestro laboratorio exploramos el mundo de la física y la química fundamentales a escala de átomos y moléculas individuales. En otras palabras, investigamos cómo la materia se comporta en su nivel más básico.
DIPC en cuántica
En constante evolución, nuestra actividad científica se estructura en cuatro grandes áreas de investigación fundamental que permean y se conectan mutuamente: QUANTUM, NANO, LIFE y COSMOS.
En este recorrido nos centraremos en QUANTUM, campo que investiga los efectos cuánticos para determinar las propiedades electrónicas, ópticas y magnéticas en diferentes sistemas y materiales.
En el DIPC se trabaja en sistemas y tecnologías cuánticas desde varias perspectivas:
• procesamiento de información y desarrollo de algoritmos y aplicaciones en computación cuántica;
• desarrollo de nuevas plataformas para computación cuántica basadas en redes de átomos fríos;
• estudio y diseño de materiales funcionales avanzados, incluyendo materiales con potencial uso en el desarrollo de tecnologías cuánticas.
La facultad de química
Se fundó en 1975, perteneciendo en aquel entonces a la Universidad de Valladolid. Hoy, recién cumplidos sus 50 años de historia, es una de las Facultades que forman el Campus de Gipuzkoa de la EHU, siendo la única Facultad que ofrece titulación en Ciencias Experimentales del Campus.
La labor de la Facultad se centra en cuatro ejes principales: Docencia, Investigación, Transferencia y Fomento de las vocaciones STEAM.
De esta manera, enriquecemos el ecosistema investigador de Euskadi, y nutre a la industria y a la sociedad del conocimiento de capital humano necesarios en el área de la química y sus áreas afines.
la facultad en cuántica
Nuestra actividad en el ámbito de las tecnologías cuánticas abarca diferentes campos englobados en el desarrollo de nuevo hardware y nuevos algoritmos adaptados a la computación cuántica.
En relación al desarrollo de nuevo hardware, la investigación se centra en la comprensión y desarrollo de nuevos materiales para su potencial uso como futuros qubits, unidad de información de la computación cuántica. Dentro de este campo, los materiales estudiados comprenden desde superficies de materiales, hasta moléculas orgánicas con propiedades magnéticas, pasando por compuestos organometálicos.
El foco principal de la otra línea de investigación es la adaptación de los algoritmos (tradicionales) y del software de simulación avanzada a la nueva tecnología cuántica, para así poder explotar esta tecnología al máximo.
Estas investigaciones se realizan en estrecha colaboración con los centros de investigación CFM y DIPC.
¿A dónde nos llevará?
A lograr materiales cuyas propiedades magnéticas podrían ser aplicables en computación cuántica.
¿A dónde nos llevará?
Como en casi todos los laboratorios de ciencia fundamental, nos mueve la curiosidad de explorar los rincones de la naturaleza que no conocemos, y en física cuántica hay muchísimos, como por ejemplo los límites del entrelazamiento cuántico, la frontera entre el mundo clásico y el cuántico, etc.
Sin embargo, también estamos al mismo tiempo desbloqueando las posibilidades de las tecnologías cuánticas para aplicaciones en sensores o comunicaciones. Por ejemplo, estamos desarrollando sensores magnéticos, acelerómetros y giróscopos capaces de hacer las medidas más precisas que existen, a temperatura ambiente y con un tamaño pequeño de forma que se puedan transportar fuera del laboratorio.
¿A dónde nos llevará?
Como en casi todos los laboratorios de ciencia fundamental, nos mueve la curiosidad de explorar los rincones de la naturaleza que no conocemos, y en física cuántica hay muchísimos, como por ejemplo los límites del entrelazamiento cuántico, la frontera entre el mundo clásico y el cuántico, etc.
Sin embargo, también estamos al mismo tiempo desbloqueando las posibilidades de las tecnologías cuánticas para aplicaciones en sensores o comunicaciones. Por ejemplo, estamos desarrollando sensores magnéticos, acelerómetros y giróscopos capaces de hacer las medidas más precisas que existen, a temperatura ambiente y con un tamaño pequeño de forma que se puedan transportar fuera del laboratorio.
Estas tecnologías permitirán hacer diagnósticos médicos más precisos, por ejemplo de tumores cerebrales, o medir la contaminación en el agua y en el aire, con dispositivos más baratos y portátiles, que permitan mejorar la vida de la gente que no tiene acceso a las grandes infraestructuras de las ciudades. También trabajamos en sistemas de comunicación seguros, que permitirán que podamos estar seguros de preservar nuestra identidad cuando hacemos, por ejemplo, transacciones bancarias.
¿A dónde nos llevará?
Como en casi todos los laboratorios de ciencia fundamental, nos mueve la curiosidad de explorar los rincones de la naturaleza que no conocemos, y en física cuántica hay muchísimos, como por ejemplo los límites del entrelazamiento cuántico, la frontera entre el mundo clásico y el cuántico, etc.
Sin embargo, también estamos al mismo tiempo desbloqueando las posibilidades de las tecnologías cuánticas para aplicaciones en sensores o comunicaciones. Por ejemplo, estamos desarrollando sensores magnéticos, acelerómetros y giróscopos capaces de hacer las medidas más precisas que existen, a temperatura ambiente y con un tamaño pequeño de forma que se puedan transportar fuera del laboratorio.
Estas tecnologías permitirán hacer diagnósticos médicos más precisos, por ejemplo de tumores cerebrales, o medir la contaminación en el agua y en el aire, con dispositivos más baratos y portátiles, que permitan mejorar la vida de la gente que no tiene acceso a las grandes infraestructuras de las ciudades. También trabajamos en sistemas de comunicación seguros, que permitirán que podamos estar seguros de preservar nuestra identidad cuando hacemos, por ejemplo, transacciones bancarias.
¿A dónde nos llevará?
Contribuimos a una computación cuántica con más precisión que permita sacar todo el potencial que tiene para hacer cálculos complejos o descifrar grandes enigmas. Gracias a la investigación de este grupo, los futuros ordenadores cuánticos mejorarán sus prestaciones de una forma exponencial.
¿A dónde nos llevará?
El magnetismo molecular tiene aplicaciones en tecnología, por ejemplo, en la creación de dispositivos de almacenamiento de datos más pequeños y potentes, o en nuevas formas de sensores y computación cuántica.
¿A dónde nos llevará?
El objetivo de esta investigación es encontrar nuevas fases electrónicas correlacionadas en materiales cuánticos bidimensionales. Estas fases podrían ser la clave para diseñar dispositivos cuánticos más eficientes y estables, como sensores ultra precisos, ordenadores cuánticos o sistemas de comunicación segura.
Uno de los grandes retos de la física actual es lograr la superconductividad a temperatura ambiente. Hoy en día, los materiales superconductores solo funcionan en condiciones extremas de frío. Si conseguimos entender cómo se produce la superconductividad no convencional —es decir, aquella que aparece en materiales más exóticos como los bidimensionales y a temperaturas más altas siendo todavía una teoría incompleta — podríamos acercarnos a ese objetivo revolucionario.
¿A dónde nos llevará?
La computación cuántica tiene múltiples aplicaciones potenciales, desde la optimización y la simulación de materiales hasta la criptografía y la inteligencia artificial.
Entre ellas destaca el Quantum Machine Learning (QML), que combina técnicas de aprendizaje automático con procesadores cuánticos para analizar datos complejos de forma más eficiente, con un gran potencial de impacto en campos como la medicina, la energía, la logística o el análisis de grandes volúmenes de información.
¿A dónde nos llevará?
Los circuitos integrados son la base de las comunicaciones móviles y de la inteligencia artificial. Al poder diseñar circuitos más rápidos y con más potencia de cálculo, las aplicaciones de la electrónica cuántica se disparan. Un ejemplo es su uso en ingeniería biomédica donde la cantidad de datos es inmensa por lo que es necesario esta nueva tecnología.
¿A dónde nos llevará?
Nuestro objetivo es abrir camino en el diseño de nuevos materiales moleculares que puedan ser relevantes para la computación cuántica.
¿A dónde nos llevará?
Nuestro objetivo es avanzar en la comprensión fundamental de la nanociencia cuántica y contribuir al desarrollo de tecnologías cuánticas de nueva generación. Aspiramos a sentar las bases para futuros dispositivos cuánticos, desde cúbits moleculares hasta sistemas topológicos con aplicaciones en computación cuántica, espintrónica y metrología de ultra-alta precisión.
¿A dónde nos llevará?
Nuestro objetivo es desarrollar dispositivos más eficientes para la computación cuántica, la espintrónica y la detección ultra sensible, abriendo la puerta a una electrónica con posibilidades inéditas.
¿A dónde nos llevará?
Supondrá un impulso en el ámbito de los generadores cuánticos de átomos neutros, un campo en rápido crecimiento, con potencial para ampliar los esquemas operativos disponibles.
Actualmente existe toda una serie de arquitecturas o paradigmas físicos en los que se está trabajando como soporte o hardware de la computación cuántica. Aunque hay mucha investigación en paralelo, las dos arquitecturas que gozan de un mayor desarrollo industrial y número de cúbits son los basados en cúbits superconductores e iones atrapados.
Los procesadores cuánticos basados en átomos neutros han tenido un fuerte crecimiento durante los últimos años y se proyectan como la tercera vía realista gracias a su potencial escalabilidad con cientos de qubits y tiempos de coherencia más largos.
Estos procesadores son como “fábricas” que colocan estos átomos en posiciones muy controladas, como si fueran piezas de LEGO, pero a escala microscópica. Al estar tan bien organizados y controlados, se pueden usar para hacer experimentos cuánticos muy sofisticados.
¿Cómo se fabrican los nanodispositivos?
La nanofabricación de dispositivos en una sala blanca es un proceso meticuloso que sigue distintos pasos en función del resultado que queramos obtener. A grandes rasgos, un proceso estándar incluye:
1. Limpiar el sustrato.
2. Depositar material sobre el sustrato.
3. Poner una resina fotosensible.
4. Transferir el diseño del dispositivo a la resina.
5. Eliminar el material sobrante mediante un proceso de grabado.
En nanoGUNE es posible hacer todo esto dentro de la sala blanca, garantizando las condiciones óptimas para la fabricación de nano- y microdispositivos. Entra y podrás ver las distintas áreas de la sala blanca en las que se realiza cada paso y conocer mejor el equipamiento y las técnicas que utilizamos.
¿Qué investigamos en la milla cuántica?
El ecosistema de centros de investigación que componemos la milla cuántica exploramos los límites de la ciencia y la tecnología para construir el futuro desde lo más profundo de la materia.
Nuestras líneas de trabajo abarcan desde el estudio fundamental de átomos y moléculas hasta el desarrollo de soluciones aplicadas para la computación cuántica.
Investigamos sistemas y tecnologías cuánticas que permiten entender y manipular las propiedades electrónicas en nanosistemas y sólidos. Avanzamos en química computacional y teórica, y diseñamos materiales funcionales con propiedades únicas.
En el ámbito de la fotónica y la óptica cuántica, exploramos cómo la luz interactúa con la materia en escalas atómicas y moleculares. Desarrollamos electrónica integrada que funciona a temperaturas criogénicas, esencial para controlar procesadores cuánticos escalables.
También abordamos uno de los grandes retos de la computación cuántica: el ruido cuántico. Buscamos soluciones que permitan mejorar la fiabilidad de los sistemas cuánticos. En paralelo, trabajamos en el desarrollo de nuevo hardware, investigando materiales que podrían convertirse en los cúbits del futuro.
Adaptamos algoritmos clásicos y software de simulación avanzada a las nuevas arquitecturas cuánticas. Creamos algoritmos Monte Carlo cuánticos para acelerar simulaciones estocásticas, y exploramos el aprendizaje automático cuántico, Quantum Machine Learning, con modelos híbridos que combinan lo mejor del mundo clásico y cuántico.
Por último, investigamos técnicas de optimización cuántica, desde algoritmos variacionales como el Quantum Approximate Optimization Algorithm hasta enfoques inspirados en el algoritmo de Grover.
¿Qué investigamos?
Exploramos materiales con propiedades extraordinarias como superconductores, magnéticos, topológicos y heteroestructuras bidimensionales para transformarlos en la base de nuevas tecnologías cuánticas.
Este laboratorio es único porque, a diferencia de la práctica habitual —donde unos grupos se encargan de crecer y caracterizar los materiales, otros de incorporarlos a dispositivos y otros de medir sus propiedades cuánticas— aquí todo está integrado y se hace de forma coordinada. Esta manera de trabajar nos permite cerrar el círculo completo: desde el diseño y la síntesis del material en la nanoescala hasta las medidas en dispositivos cuánticos reales.
¿a dónde nos llevará?
La computación cuántica podría ayudarnos a resolver algunos de los grandes retos de la sociedad. Por ejemplo, en teoría, los ordenadores cuánticos podrían mejorar la seguridad en la red, optimizar búsquedas en bases de datos desestructuradas, así como posibilitar el desarrollo de aplicaciones relevantes como la detección del cáncer y la secuenciación del ADN.
Asimismo, los ordenadores cuánticos destacan por su capacidad de resolver problemas de optimización, lo cual permitiría avanzar en áreas como la predicción meteorológica o el análisis de mercados financieros, y su capacidad para simular la naturaleza. Lograrlo abriría las puertas al diseño de nuevas moléculas, medicamentos y materiales, con un gran impacto en la calidad de vida de las personas y de la sociedad en su conjunto.
¿cómo lo hacemos?
Contamos con dos espacios complementarios que nos permiten cerrar el ciclo completo de la investigación.
Por un lado, una máquina de epitaxia por haces moleculares (MBE) que utilizamos para el crecimiento y la caracterización de materiales en condiciones de ultra alto vacío.
Por otro, un refrigerador de dilución que nos permite medir los dispositivos cuánticos a temperaturas ultra frías.
¿cómo lo hacemos?
El grupo estudia construcciones de códigos correctores de errores, su decodificación, su integración en distintas tecnologías, la naturaleza del ruido cuántico y la destilación de estados mágicos. ¡Y para ello, muchas veces nos basta con una pizarra!
Adicionalmente, también estamos estudiando técnicas de mitigación de errores para poder realizar ciertas computaciones de manera fiable utilizando los procesadores cuánticos que existen hoy en día.
Tenemos una colaboración con IBM en el contexto de la estrategia BasQ, con el objeto de mejorar la precisión de los procesadores cuánticos de IBM. Utilizamos los procesadores cuánticos de los computadores cuánticos de IBM para testear la eficiencia de los métodos teóricos propuestos en la realidad.
¿cómo lo hacemos?
Empleamos un enfoque conjunto computacional y experimental que combina cálculos de química cuántica, magnetometría SQUID, espectroscopía EPR y modelos de hamiltonianos de espín para comprender las propiedades de las moléculas magnéticas y proponer nuevas estrategias de diseño para mejorar su rendimiento.
¿cómo lo hacemos?
Estudiamos materiales ultrafinos (de solo unos átomos de grosor) donde los electrones se comportan de forma cuántica. En estos sistemas, las interacciones entre electrones pueden dar lugar a nuevas fases de la materia, que aún no comprendemos del todo.
Para ello sintetizamos los materiales cuánticos bidimensionales mediante epitaxia por haces moleculares o con técnicas avanzadas de nanofabricación. Posteriormente, se exploran sus propiedades electrónicas y magnéticas empleando microscopía de efecto túnel (STM), microscopía de fuerza atómica (AFM) y medidas de transporte electrónico a temperaturas extremas de 20mK, para estudiar sus propiedades cuánticas.
¿cómo lo hacemos?
Los átomos neutros quedan confinados en trampas extremadamente estables que permiten manipularlos de forma individual con precisión nanométrica. Para ello se utilizan pinzas ópticas, haces de luz láser fuertemente focalizados que inducen en los átomos polarizables una fuerza de gradiente que los mantiene atrapados en el foco de la luz.
El equipamiento clave/estratégico de este laboratorio es el aparato de ultra alto vacío (UHV).
¿cómo lo hacemos?
Nos apoyamos en las líneas Schlenk, un sistema de vidrio que permite trabajar en entornos de atmósfera controlada, en concreto, en atmósferas inertes (N2 o Ar) y destilar disolventes orgánicos para evitar la presencia de agua en el medio de reacción.
Así logramos que el diseño molecular planteado en papel pueda obtenerse de forma experimental.
¿cómo lo hacemos?
Nuestro laboratorio está lleno de cables, láseres, espejos, lentes y muchos instrumentos que nos permiten desarrollar una serie de tecnologías cuánticas, como son los sensores cuánticos y las comunicaciones cuánticas.
Todos nuestros experimentos tienen como elemento en común que usamos la luz para interactuar con partículas pequeñas y poder controlar sus propiedades cuánticas. Por ejemplo, podemos controlar los electrones en el diamante para hacer sensores magnéticos muy precisos, o mejorar las técnicas de resonancia magnética en medicina y en química.
También controlamos el estado cuántico de partículas minúsculas que mantenemos levitadas para hacer giróscopos y acelerómetros mejorados cuánticamente o desarrollamos fuentes de luz basadas en fotones entrelazados, para poder hacer medidas muy precisas del tamaño o de las propiedades de nanopartículas.
¿cómo lo hacemos?
Nuestro laboratorio está lleno de cables, láseres, espejos, lentes y muchos instrumentos que nos permiten desarrollar una serie de tecnologías cuánticas, como son los sensores cuánticos y las comunicaciones cuánticas.
Todos nuestros experimentos tienen como elemento en común que usamos la luz para interactuar con partículas pequeñas y poder controlar sus propiedades cuánticas. Por ejemplo, podemos controlar los electrones en el diamante para hacer sensores magnéticos muy precisos, o mejorar las técnicas de resonancia magnética en medicina y en química.
También controlamos el estado cuántico de partículas minúsculas que mantenemos levitadas para hacer giróscopos y acelerómetros mejorados cuánticamente o desarrollamos fuentes de luz basadas en fotones entrelazados, para poder hacer medidas muy precisas del tamaño o de las propiedades de nanopartículas.
¿cómo lo hacemos?
Nuestro laboratorio está lleno de cables, láseres, espejos, lentes y muchos instrumentos que nos permiten desarrollar una serie de tecnologías cuánticas, como son los sensores cuánticos y las comunicaciones cuánticas.
Todos nuestros experimentos tienen como elemento en común que usamos la luz para interactuar con partículas pequeñas y poder controlar sus propiedades cuánticas. Por ejemplo, podemos controlar los electrones en el diamante para hacer sensores magnéticos muy precisos, o mejorar las técnicas de resonancia magnética en medicina y en química.
También controlamos el estado cuántico de partículas minúsculas que mantenemos levitadas para hacer giróscopos y acelerómetros mejorados cuánticamente o desarrollamos fuentes de luz basadas en fotones entrelazados, para poder hacer medidas muy precisas del tamaño o de las propiedades de nanopartículas.
¿cómo lo hacemos?
Una vez identificado el problema que queremos resolver, diseñamos un algoritmo cuántico. Posteriormente, programamos el algoritmo que se ejecutará en el ordenador cuántico de IBM mediante Qiskit Runtime, un entorno de ejecución que facilita la interacción entre el procesador cuántico y el ordenador clásico.
La programación se basa en el diseño de algoritmos cuánticos, es decir, conjuntos de instrucciones que indican cómo deben manipularse los cúbits para resolver un problema. Estos algoritmos se representan mediante circuitos, donde se definen los cúbits, las puertas cuánticas y las interacciones entre ellos. Tras validarse en simuladores clásicos, el algoritmo se ejecuta finalmente en el hardware cuántico.
¿cómo lo hacemos?
Utilizamos el Microscopio de Efecto Túnel (Scanning Tunneling Microscope, STM), una herramienta que permite ver y manipular átomos individuales. Es como una “aguja cuántica” con la que podemos observar y “tocar” el mundo atómico.
¿cómo lo hacemos?
Utilizamos el microscopio de efecto túnel (STM), que nos proporciona resolución subatómica y nos permite estudiar excitaciones electrónicas y magnéticas con gran precisión. Al integrar microondas en la unión del STM, realizamos experimentos pioneros de resonancia de espín electrónico en átomos individuales, alcanzando resoluciones de energía en el rango nano-eV y logrando control cuántico mediante pulsos coherentes. Además, complementamos nuestros experimentos con simulaciones teóricas avanzadas y, más recientemente, con cálculos y experimentos en ordenadores cuánticos de IBM.
¿cómo lo hacemos?
Utilizando las principales herramientas de software de diseño de circuitos como Cadence Verilog o Keysight ADS, junto con equipamiento de medición especializado, incluyendo estaciones de puntas, analizadores de redes y analizadores de espectros, entre otros.
El grupo ha trabajado con tecnologías que alcanzan frecuencias de hasta 200 GHz.
¿qué es la sala blanca?
La sala blanca, o cleanroom, es un entorno de trabajo ultra controlado donde se fabrican y manipulan materiales a escala nanométrica ¡cien mil veces más pequeños que el grosor de un cabello humano!
¿Para qué la usamos en el ámbito de la física cuántica y nanotecnología?
• Para fabricar cúbits y dispositivos cuánticos con precisión atómica.
• Para investigar propiedades fundamentales de la materia en condiciones puras y controladas.
• Para investigar propiedades fundamentales de la materia en condiciones puras y controladas.
¿qué investigamos?
En este laboratorio experimental de tecnologías cuánticas investigamos en nuevas plataformas para computación cuántica basadas en átomos ultrafríos.
Los átomos ultrafríos son átomos que han sido enfriados a temperaturas extremadamente bajas, cercanas al cero absoluto (−273,15 °C). A estas temperaturas, los átomos se comportan de manera muy diferente a como lo hacen en condiciones normales:
• Se mueven muy lentamente, casi como si estuvieran congelados en el espacio.
• Empiezan a comportarse como ondas, no solo como partículas. Esto permite observar fenómenos cuánticos que normalmente están ocultos.
• Se pueden controlar con mucha precisión, lo que es útil para crear relojes atómicos súper exactos, simular materiales, o estudiar la física cuántica.
Uno de nuestros objetivos es desarrollar un procesador cuántico atómico de pinzas ópticas programables basado en átomos de disprosio.
¿qué investigamos?
En este laboratorio exploramos el mundo de la física y la química fundamentales en la escala de átomos y moléculas individuales.
Contamos con tres salas equipadas con técnicas de microscopía de sonda de barrido a bajas temperaturas. En este recorrido podrás ver una de ellas en funcionamiento.
Con estos equipos de microscopía perseguimos desvelar fenómenos cuánticos en la nanoescala en las superficies de los materiales. En particular, diseñamos experimentos sobre nanoestructuras atómicas y moleculares y desarrollamos métodos innovadores para manipular sus propiedades con gran precisión.
Una de nuestras líneas principales se centra en estudiar y desarrollar nuevos materiales moleculares que permitan avanzar en el diseño de dispositivos lógicos cuánticos. En el marco del proyecto CONSPIRA (ERC Advanced Grant), diseñamos y fabricamos estructuras de grafeno en las que controlamos el espín de los electrones y manipulamos el magnetismo de los núcleos atómicos, lo cual permitiría codificar información cuántica en series de átomos que interaccionan entre sí.
¿qué investigamos?
En este laboratorio investigamos en el campo del magnetismo molecular y nuestro interés abarca desde sistemas puramente orgánicos hasta compuestos que contienen metales, incluyendo casi todos los elementos magnéticos de la tabla periódica.
¿qué investigamos?
En este laboratorio investigamos sobre técnicas para la corrección cuántica de errores, clave para poder construir ordenadores cuánticos tolerantes a fallos que tengan la fiabilidad suficiente para ejecutar algoritmos cuánticos profundos. .
¿qué investigamos?
En este laboratorio nos dedicamos a explorar fenómenos cuánticos exóticos en superficies sólidas, combinando enfoques experimentales y teóricos de vanguardia.
Investigamos la física cuántica de sistemas en superficies con resolución atómica y energética sin precedentes. En particular, estudiamos el control coherente del espín para operaciones cuánticas, la resonancia de espín electrónico en átomos individuales, estados topológicos en cadenas de espines, cristales de tiempo en nanoestructuras magnéticas y otros fenómenos emergentes de la materia condensada.
¿qué investigamos?
En este laboratorio se investiga experimentalmente fenómenos electrónicos colectivos en materiales cuánticos bidimensionales (2D).
Los materiales cuánticos bidimensionales (2D) son estructuras extremadamente delgadas —de apenas unos átomos de grosor— cuyas propiedades electrónicas, ópticas y magnéticas están dominadas por efectos cuánticos. Al confinar a los electrones en dos dimensiones, estos materiales exhiben comportamientos únicos como la superconductividad o la espintrónica, impulsados por fenómenos cuánticos como el entrelazamiento.
¿qué investigamos?
En este laboratorio trabajamos con modelos criogénicos de diversos procesos integrados basados en silicio, como CMOS o Sige BiCMOS, para el diseño y la caracterización de los componentes de dichos sistemas de control y lectura.
¿qué investigamos?
En este laboratorio trabajamos personal científico e ingenieros/as especializados en fotónica y en el control de las propiedades cuánticas de materiales como el diamante. Investigamos las propiedades fundamentales de la luz y de la materia, que después podremos usar para mejorar dispositivos que se usan en medicina, en aeronáutica o para comunicarnos con nuestro Banco sin miedo a que nos ‘hackeen’ la cuenta.
¿qué investigamos?
En este laboratorio trabajamos personal científico e ingenieros/as especializados en fotónica y en el control de las propiedades cuánticas de materiales como el diamante. Investigamos las propiedades fundamentales de la luz y de la materia, que después podremos usar para mejorar dispositivos que se usan en medicina, en aeronáutica o para comunicarnos con nuestro Banco sin miedo a que nos ‘hackeen’ la cuenta.
¿qué investigamos?
En este laboratorio trabajamos personal científico e ingenieros/as especializados en fotónica y en el control de las propiedades cuánticas de materiales como el diamante. Investigamos las propiedades fundamentales de la luz y de la materia, que después podremos usar para mejorar dispositivos que se usan en medicina, en aeronáutica o para comunicarnos con nuestro Banco sin miedo a que nos ‘hackeen’ la cuenta.
informática
Tras la Segunda Guerra Mundial, el mundo experimentó una transformación profunda en múltiples ámbitos. Diversos factores impulsaron esta evolución, pero en el terreno tecnológico, destaca un avance que revolucionó nuestra forma de vivir: el ordenador.
Ante este nuevo escenario, se vio la necesidad de formar a personas que entendiesen y programasen estos ordenadores y, así, en 1969, se creó el Instituto de Informática en Madrid. Dos años después, se impulsó en Donostia / San Sebastián el Centro de Informática, dependiente del Instituto de Informática, y en septiembre de ese mismo año se pusieron en marcha los primeros estudios superiores en Informática.
¿cÓmo lo hacemos?
Contamos con una zona de preparación de muestras y trabajamos con refrigeradores de dilución, equipos de vanguardia que nos permiten enfriar los sistemas a temperaturas ultra bajas, cercanas al cero absoluto, donde los procesadores cuánticos de estado sólido presentan el mejor rendimiento y podemos controlar los fenómenos cuánticos.
¿qué investigamos?
En este laboratorio desarrollamos diferentes algoritmos cuánticos utilizando el kit Qiskit de IBM. Los algoritmos se diseñan en base a circuitos cuánticos, compuestos por secuencias de puertas cuánticas que actúan sobre estados cuánticos (cúbits). Una vez diseñado, el algoritmo se traduce a una secuencia de operaciones básicas que serán ejecutadas por el computador cuántico.
Entre los diferentes algoritmos en los que hemos trabajado, podemos resaltar aquellos ideados para la aceleración de simulaciones, nuevas técnicas de aprendizaje automático, o algoritmos para la resolución de problemas de optimización y logística.
¿qué investigamos?
Nuestro objetivo es desarrollar hardware para computación cuántica, poniendo el foco en procesadores cuánticos basados en cúbits de spin en silicio, el mismo material que se utiliza en todo tipo de microprocesadores, en nuestros ordenadores, memorias Flash y chips de cámaras digitales.
El silicio aporta una gran ventaja: su potencial de escalabilidad. Gracias a la infraestructura global de fabricación de semiconductores, podremos diseñar procesadores cada vez más complejos, pasando de unos pocos cúbits en la actualidad a un número lo suficientemente elevado para poder ejecutar los algoritmos cuánticos más prometedores.
¿qué investigamos?
En este laboratorio investigamos sobre los lantánidos y sus compuestos de coordinación, elementos químicos pesados que contienen propiedades magnéticas que pueden tener aplicaciones interesantes en la computación cuántica.
Queremos aislar diferentes átomos de lantánidos entre sí, unidos mediante moléculas, sin que rompan su magnetismo para que pudieran sintetizarse nuevos cúbits con aplicación futura en computación cuántica.
DIPC en cuántica
En constante evolución, nuestra actividad científica se estructura en cuatro grandes áreas de investigación fundamental que permean y se conectan mutuamente: QUANTUM, NANO, LIFE y COSMOS.
En este recorrido nos centraremos en QUANTUM, campo que investiga los efectos cuánticos para determinar las propiedades electrónicas, ópticas y magnéticas en diferentes sistemas y materiales.
En el DIPC se trabaja en sistemas y tecnologías cuánticas desde varias perspectivas:
• procesamiento de información y desarrollo de algoritmos y aplicaciones en computación cuántica;
• desarrollo de nuevas plataformas para computación cuántica basadas en redes de átomos fríos;
• estudio y diseño de materiales funcionales avanzados, incluyendo materiales con potencial uso en el desarrollo de tecnologías cuánticas.
La facultad de INFORMÁTICA
Fundada el 4 de marzo de 1976, la Facultad de Informática de la Universidad del País Vasco fue una de las tres primeras del estado. Desde sus orígenes ha formado a miles de profesionales en el ámbito de la informática y de la inteligencia artificial.
La extensa labor de investigación realizada en el centro impulsa el desarrollo de innumerables proyectos a través de la transferencia de conocimiento, y además, enriquece la oferta formativa, adaptándola a los rápidos avances del campo, incluyendo en los últimos años la computación cuántica.
Con una larga tradición y una actividad investigadora puntera, la Facultad de Informática es la referencia en Informática e Inteligencia Artificial.
La facultad de química
Se fundó en 1975, perteneciendo en aquel entonces a la Universidad de Valladolid. Hoy, recién cumplidos sus 50 años de historia, es una de las Facultades que forman el Campus de Gipuzkoa de la EHU, siendo la única Facultad que ofrece titulación en Ciencias Experimentales del Campus.
La labor de la Facultad se centra en cuatro ejes principales: Docencia, Investigación, Transferencia y Fomento de las vocaciones STEAM.
De esta manera, enriquecemos el ecosistema investigador de Euskadi, y nutre a la industria y a la sociedad del conocimiento de capital humano necesarios en el área de la química y sus áreas afines.
la facultad en cuántica
Nuestra actividad en el ámbito de las tecnologías cuánticas abarca diferentes campos englobados en el desarrollo de nuevo hardware y nuevos algoritmos adaptados a la computación cuántica.
En relación al desarrollo de nuevo hardware, la investigación se centra en la comprensión y desarrollo de nuevos materiales para su potencial uso como futuros qubits, unidad de información de la computación cuántica. Dentro de este campo, los materiales estudiados comprenden desde superficies de materiales, hasta moléculas orgánicas con propiedades magnéticas, pasando por compuestos organometálicos.
El foco principal de la otra línea de investigación es la adaptación de los algoritmos (tradicionales) y del software de simulación avanzada a la nueva tecnología cuántica, para así poder explotar esta tecnología al máximo.
Estas investigaciones se realizan en estrecha colaboración con los centros de investigación CFM y DIPC.
la facultad en cuántica
Nuestro trabajo en cuántica se centra en la computación, esto es, en el desarrollo de programas que permitan aprovechar el potencial de los ordenadores cuánticos.
En particular, trabajamos en:
• Algoritmos cuánticos Monte Carlo, centrados en acelerar simulaciones estocásticas mediante el uso de “paseos cuánticos”.
• Quantum Machine Learning, desarrollando algoritmos de aprendizaje híbridos clásico-cuánticos para la resolución de problemas reales.
• Optimización cuántica, explorando tanto algoritmos variacionales, por ejemplo, el Quantum Approximate Optimization Algorithm, como enfoques inspirados en el algoritmo de Grover.
¿A dónde nos llevará?
A lograr materiales cuyas propiedades magnéticas podrían ser aplicables en computación cuántica.
¿A dónde nos llevará?
Como en casi todos los laboratorios de ciencia fundamental, nos mueve la curiosidad de explorar los rincones de la naturaleza que no conocemos, y en física cuántica hay muchísimos, como por ejemplo los límites del entrelazamiento cuántico, la frontera entre el mundo clásico y el cuántico, etc.
Sin embargo, también estamos al mismo tiempo desbloqueando las posibilidades de las tecnologías cuánticas para aplicaciones en sensores o comunicaciones. Por ejemplo, estamos desarrollando sensores magnéticos, acelerómetros y giróscopos capaces de hacer las medidas más precisas que existen, a temperatura ambiente y con un tamaño pequeño de forma que se puedan transportar fuera del laboratorio.
¿A dónde nos llevará?
Como en casi todos los laboratorios de ciencia fundamental, nos mueve la curiosidad de explorar los rincones de la naturaleza que no conocemos, y en física cuántica hay muchísimos, como por ejemplo los límites del entrelazamiento cuántico, la frontera entre el mundo clásico y el cuántico, etc.
Sin embargo, también estamos al mismo tiempo desbloqueando las posibilidades de las tecnologías cuánticas para aplicaciones en sensores o comunicaciones. Por ejemplo, estamos desarrollando sensores magnéticos, acelerómetros y giróscopos capaces de hacer las medidas más precisas que existen, a temperatura ambiente y con un tamaño pequeño de forma que se puedan transportar fuera del laboratorio.
Estas tecnologías permitirán hacer diagnósticos médicos más precisos, por ejemplo de tumores cerebrales, o medir la contaminación en el agua y en el aire, con dispositivos más baratos y portátiles, que permitan mejorar la vida de la gente que no tiene acceso a las grandes infraestructuras de las ciudades. También trabajamos en sistemas de comunicación seguros, que permitirán que podamos estar seguros de preservar nuestra identidad cuando hacemos, por ejemplo, transacciones bancarias.
¿A dónde nos llevará?
Contribuimos a una computación cuántica con más precisión que permita sacar todo el potencial que tiene para hacer cálculos complejos o descifrar grandes enigmas. Gracias a la investigación de este grupo, los futuros ordenadores cuánticos mejorarán sus prestaciones de una forma exponencial.
¿A dónde nos llevará?
El magnetismo molecular tiene aplicaciones en tecnología, por ejemplo, en la creación de dispositivos de almacenamiento de datos más pequeños y potentes, o en nuevas formas de sensores y computación cuántica.
¿A dónde nos llevará?
El objetivo de esta investigación es encontrar nuevas fases electrónicas correlacionadas en materiales cuánticos bidimensionales. Estas fases podrían ser la clave para diseñar dispositivos cuánticos más eficientes y estables, como sensores ultra precisos, ordenadores cuánticos o sistemas de comunicación segura.
Uno de los grandes retos de la física actual es lograr la superconductividad a temperatura ambiente. Hoy en día, los materiales superconductores solo funcionan en condiciones extremas de frío. Si conseguimos entender cómo se produce la superconductividad no convencional —es decir, aquella que aparece en materiales más exóticos como los bidimensionales y a temperaturas más altas siendo todavía una teoría incompleta — podríamos acercarnos a ese objetivo revolucionario.
¿A dónde nos llevará?
La computación cuántica tiene múltiples aplicaciones potenciales, desde la optimización y la simulación de materiales hasta la criptografía y la inteligencia artificial.
Entre ellas destaca el Quantum Machine Learning (QML), que combina técnicas de aprendizaje automático con procesadores cuánticos para analizar datos complejos de forma más eficiente, con un gran potencial de impacto en campos como la medicina, la energía, la logística o el análisis de grandes volúmenes de información.
¿A dónde nos llevará?
Los circuitos integrados son la base de las comunicaciones móviles y de la inteligencia artificial. Al poder diseñar circuitos más rápidos y con más potencia de cálculo, las aplicaciones de la electrónica cuántica se disparan. Un ejemplo es su uso en ingeniería biomédica donde la cantidad de datos es inmensa por lo que es necesario esta nueva tecnología.
¿A dónde nos llevará?
Nuestro objetivo es abrir camino en el diseño de nuevos materiales moleculares que puedan ser relevantes para la computación cuántica.
¿A dónde nos llevará?
Nuestro objetivo es avanzar en la comprensión fundamental de la nanociencia cuántica y contribuir al desarrollo de tecnologías cuánticas de nueva generación. Aspiramos a sentar las bases para futuros dispositivos cuánticos, desde cúbits moleculares hasta sistemas topológicos con aplicaciones en computación cuántica, espintrónica y metrología de ultra-alta precisión.
¿A dónde nos llevará?
Nuestro objetivo es desarrollar dispositivos más eficientes para la computación cuántica, la espintrónica y la detección ultra sensible, abriendo la puerta a una electrónica con posibilidades inéditas.
¿A dónde nos llevará?
Supondrá un impulso en el ámbito de los generadores cuánticos de átomos neutros, un campo en rápido crecimiento, con potencial para ampliar los esquemas operativos disponibles.
Actualmente existe toda una serie de arquitecturas o paradigmas físicos en los que se está trabajando como soporte o hardware de la computación cuántica. Aunque hay mucha investigación en paralelo, las dos arquitecturas que gozan de un mayor desarrollo industrial y número de cúbits son los basados en cúbits superconductores e iones atrapados.
Los procesadores cuánticos basados en átomos neutros han tenido un fuerte crecimiento durante los últimos años y se proyectan como la tercera vía realista gracias a su potencial escalabilidad con cientos de qubits y tiempos de coherencia más largos.
Estos procesadores son como “fábricas” que colocan estos átomos en posiciones muy controladas, como si fueran piezas de LEGO, pero a escala microscópica. Al estar tan bien organizados y controlados, se pueden usar para hacer experimentos cuánticos muy sofisticados.
¿Cómo se fabrican los nanodispositivos?
La nanofabricación de dispositivos en una sala blanca es un proceso meticuloso que sigue distintos pasos en función del resultado que queramos obtener. A grandes rasgos, un proceso estándar incluye:
1. Limpiar el sustrato.
2. Depositar material sobre el sustrato.
3. Poner una resina fotosensible.
4. Transferir el diseño del dispositivo a la resina.
5. Eliminar el material sobrante mediante un proceso de grabado.
En nanoGUNE es posible hacer todo esto dentro de la sala blanca, garantizando las condiciones óptimas para la fabricación de nano- y microdispositivos. Entra y podrás ver las distintas áreas de la sala blanca en las que se realiza cada paso y conocer mejor el equipamiento y las técnicas que utilizamos.
¿Qué investigamos en la milla cuántica?
El ecosistema de centros de investigación que componemos la milla cuántica exploramos los límites de la ciencia y la tecnología para construir el futuro desde lo más profundo de la materia.
Nuestras líneas de trabajo abarcan desde el estudio fundamental de átomos y moléculas hasta el desarrollo de soluciones aplicadas para la computación cuántica.
Investigamos sistemas y tecnologías cuánticas que permiten entender y manipular las propiedades electrónicas en nanosistemas y sólidos. Avanzamos en química computacional y teórica, y diseñamos materiales funcionales con propiedades únicas.
En el ámbito de la fotónica y la óptica cuántica, exploramos cómo la luz interactúa con la materia en escalas atómicas y moleculares. Desarrollamos electrónica integrada que funciona a temperaturas criogénicas, esencial para controlar procesadores cuánticos escalables.
También abordamos uno de los grandes retos de la computación cuántica: el ruido cuántico. Buscamos soluciones que permitan mejorar la fiabilidad de los sistemas cuánticos. En paralelo, trabajamos en el desarrollo de nuevo hardware, investigando materiales que podrían convertirse en los cúbits del futuro.
Adaptamos algoritmos clásicos y software de simulación avanzada a las nuevas arquitecturas cuánticas. Creamos algoritmos Monte Carlo cuánticos para acelerar simulaciones estocásticas, y exploramos el aprendizaje automático cuántico, Quantum Machine Learning, con modelos híbridos que combinan lo mejor del mundo clásico y cuántico.
Por último, investigamos técnicas de optimización cuántica, desde algoritmos variacionales como el Quantum Approximate Optimization Algorithm hasta enfoques inspirados en el algoritmo de Grover.
¿Qué investigamos?
Exploramos materiales con propiedades extraordinarias como superconductores, magnéticos, topológicos y heteroestructuras bidimensionales para transformarlos en la base de nuevas tecnologías cuánticas.
Este laboratorio es único porque, a diferencia de la práctica habitual —donde unos grupos se encargan de crecer y caracterizar los materiales, otros de incorporarlos a dispositivos y otros de medir sus propiedades cuánticas— aquí todo está integrado y se hace de forma coordinada. Esta manera de trabajar nos permite cerrar el círculo completo: desde el diseño y la síntesis del material en la nanoescala hasta las medidas en dispositivos cuánticos reales.
¿a dónde nos llevará?
La computación cuántica podría ayudarnos a resolver algunos de los grandes retos de la sociedad. Por ejemplo, en teoría, los ordenadores cuánticos podrían mejorar la seguridad en la red, optimizar búsquedas en bases de datos desestructuradas, así como posibilitar el desarrollo de aplicaciones relevantes como la detección del cáncer y la secuenciación del ADN.
Asimismo, los ordenadores cuánticos destacan por su capacidad de resolver problemas de optimización, lo cual permitiría avanzar en áreas como la predicción meteorológica o el análisis de mercados financieros, y su capacidad para simular la naturaleza. Lograrlo abriría las puertas al diseño de nuevas moléculas, medicamentos y materiales, con un gran impacto en la calidad de vida de las personas y de la sociedad en su conjunto.
¿cómo lo hacemos?
Contamos con dos espacios complementarios que nos permiten cerrar el ciclo completo de la investigación.
Por un lado, una máquina de epitaxia por haces moleculares (MBE) que utilizamos para el crecimiento y la caracterización de materiales en condiciones de ultra alto vacío.
Por otro, un refrigerador de dilución que nos permite medir los dispositivos cuánticos a temperaturas ultra frías.
¿cómo lo hacemos?
El grupo estudia construcciones de códigos correctores de errores, su decodificación, su integración en distintas tecnologías, la naturaleza del ruido cuántico y la destilación de estados mágicos. ¡Y para ello, muchas veces nos basta con una pizarra!
Adicionalmente, también estamos estudiando técnicas de mitigación de errores para poder realizar ciertas computaciones de manera fiable utilizando los procesadores cuánticos que existen hoy en día.
Tenemos una colaboración con IBM en el contexto de la estrategia BasQ, con el objeto de mejorar la precisión de los procesadores cuánticos de IBM. Utilizamos los procesadores cuánticos de los computadores cuánticos de IBM para testear la eficiencia de los métodos teóricos propuestos en la realidad.
¿cómo lo hacemos?
Empleamos un enfoque conjunto computacional y experimental que combina cálculos de química cuántica, magnetometría SQUID, espectroscopía EPR y modelos de hamiltonianos de espín para comprender las propiedades de las moléculas magnéticas y proponer nuevas estrategias de diseño para mejorar su rendimiento.
¿cómo lo hacemos?
Estudiamos materiales ultrafinos (de solo unos átomos de grosor) donde los electrones se comportan de forma cuántica. En estos sistemas, las interacciones entre electrones pueden dar lugar a nuevas fases de la materia, que aún no comprendemos del todo.
Para ello sintetizamos los materiales cuánticos bidimensionales mediante epitaxia por haces moleculares o con técnicas avanzadas de nanofabricación. Posteriormente, se exploran sus propiedades electrónicas y magnéticas empleando microscopía de efecto túnel (STM), microscopía de fuerza atómica (AFM) y medidas de transporte electrónico a temperaturas extremas de 20mK, para estudiar sus propiedades cuánticas.
¿cómo lo hacemos?
Los átomos neutros quedan confinados en trampas extremadamente estables que permiten manipularlos de forma individual con precisión nanométrica. Para ello se utilizan pinzas ópticas, haces de luz láser fuertemente focalizados que inducen en los átomos polarizables una fuerza de gradiente que los mantiene atrapados en el foco de la luz.
El equipamiento clave/estratégico de este laboratorio es el aparato de ultra alto vacío (UHV).
¿cómo lo hacemos?
Nos apoyamos en las líneas Schlenk, un sistema de vidrio que permite trabajar en entornos de atmósfera controlada, en concreto, en atmósferas inertes (N2 o Ar) y destilar disolventes orgánicos para evitar la presencia de agua en el medio de reacción.
Así logramos que el diseño molecular planteado en papel pueda obtenerse de forma experimental.
¿cómo lo hacemos?
Nuestro laboratorio está lleno de cables, láseres, espejos, lentes y muchos instrumentos que nos permiten desarrollar una serie de tecnologías cuánticas, como son los sensores cuánticos y las comunicaciones cuánticas.
Todos nuestros experimentos tienen como elemento en común que usamos la luz para interactuar con partículas pequeñas y poder controlar sus propiedades cuánticas. Por ejemplo, podemos controlar los electrones en el diamante para hacer sensores magnéticos muy precisos, o mejorar las técnicas de resonancia magnética en medicina y en química.
También controlamos el estado cuántico de partículas minúsculas que mantenemos levitadas para hacer giróscopos y acelerómetros mejorados cuánticamente o desarrollamos fuentes de luz basadas en fotones entrelazados, para poder hacer medidas muy precisas del tamaño o de las propiedades de nanopartículas.
¿cómo lo hacemos?
Nuestro laboratorio está lleno de cables, láseres, espejos, lentes y muchos instrumentos que nos permiten desarrollar una serie de tecnologías cuánticas, como son los sensores cuánticos y las comunicaciones cuánticas.
Todos nuestros experimentos tienen como elemento en común que usamos la luz para interactuar con partículas pequeñas y poder controlar sus propiedades cuánticas. Por ejemplo, podemos controlar los electrones en el diamante para hacer sensores magnéticos muy precisos, o mejorar las técnicas de resonancia magnética en medicina y en química.
También controlamos el estado cuántico de partículas minúsculas que mantenemos levitadas para hacer giróscopos y acelerómetros mejorados cuánticamente o desarrollamos fuentes de luz basadas en fotones entrelazados, para poder hacer medidas muy precisas del tamaño o de las propiedades de nanopartículas.
¿cómo lo hacemos?
Una vez identificado el problema que queremos resolver, diseñamos un algoritmo cuántico. Posteriormente, programamos el algoritmo que se ejecutará en el ordenador cuántico de IBM mediante Qiskit Runtime, un entorno de ejecución que facilita la interacción entre el procesador cuántico y el ordenador clásico.
La programación se basa en el diseño de algoritmos cuánticos, es decir, conjuntos de instrucciones que indican cómo deben manipularse los cúbits para resolver un problema. Estos algoritmos se representan mediante circuitos, donde se definen los cúbits, las puertas cuánticas y las interacciones entre ellos. Tras validarse en simuladores clásicos, el algoritmo se ejecuta finalmente en el hardware cuántico.
¿cómo lo hacemos?
Utilizamos el Microscopio de Efecto Túnel (Scanning Tunneling Microscope, STM), una herramienta que permite ver y manipular átomos individuales. Es como una “aguja cuántica” con la que podemos observar y “tocar” el mundo atómico.
¿cómo lo hacemos?
Utilizamos el Microscopio de Efecto Túnel (Scanning Tunneling Microscope, STM), una herramienta que permite ver y manipular átomos individuales. Es como una “aguja cuántica” con la que podemos observar y “tocar” el mundo atómico.
¿cómo lo hacemos?
Utilizando las principales herramientas de software de diseño de circuitos como Cadence Verilog o Keysight ADS, junto con equipamiento de medición especializado, incluyendo estaciones de puntas, analizadores de redes y analizadores de espectros, entre otros.
El grupo ha trabajado con tecnologías que alcanzan frecuencias de hasta 200 GHz.
¿qué es la sala blanca?
La sala blanca, o cleanroom, es un entorno de trabajo ultra controlado donde se fabrican y manipulan materiales a escala nanométrica ¡cien mil veces más pequeños que el grosor de un cabello humano!
¿Para qué la usamos en el ámbito de la física cuántica y nanotecnología?
• Para fabricar cúbits y dispositivos cuánticos con precisión atómica.
• Para investigar propiedades fundamentales de la materia en condiciones puras y controladas.
• Para investigar propiedades fundamentales de la materia en condiciones puras y controladas.
¿qué investigamos?
En este laboratorio experimental de tecnologías cuánticas investigamos en nuevas plataformas para computación cuántica basadas en átomos ultrafríos.
Los átomos ultrafríos son átomos que han sido enfriados a temperaturas extremadamente bajas, cercanas al cero absoluto (−273,15 °C). A estas temperaturas, los átomos se comportan de manera muy diferente a como lo hacen en condiciones normales:
• Se mueven muy lentamente, casi como si estuvieran congelados en el espacio.
• Empiezan a comportarse como ondas, no solo como partículas. Esto permite observar fenómenos cuánticos que normalmente están ocultos.
• Se pueden controlar con mucha precisión, lo que es útil para crear relojes atómicos súper exactos, simular materiales, o estudiar la física cuántica.
Uno de nuestros objetivos es desarrollar un procesador cuántico atómico de pinzas ópticas programables basado en átomos de disprosio.
¿qué investigamos?
En este laboratorio exploramos el mundo de la física y la química fundamentales en la escala de átomos y moléculas individuales.
Contamos con tres salas equipadas con técnicas de microscopía de sonda de barrido a bajas temperaturas. En este recorrido podrás ver una de ellas en funcionamiento.
Con estos equipos de microscopía perseguimos desvelar fenómenos cuánticos en la nanoescala en las superficies de los materiales. En particular, diseñamos experimentos sobre nanoestructuras atómicas y moleculares y desarrollamos métodos innovadores para manipular sus propiedades con gran precisión.
Una de nuestras líneas principales se centra en estudiar y desarrollar nuevos materiales moleculares que permitan avanzar en el diseño de dispositivos lógicos cuánticos. En el marco del proyecto CONSPIRA (ERC Advanced Grant), diseñamos y fabricamos estructuras de grafeno en las que controlamos el espín de los electrones y manipulamos el magnetismo de los núcleos atómicos, lo cual permitiría codificar información cuántica en series de átomos que interaccionan entre sí.
¿qué investigamos?
En este laboratorio investigamos en el campo del magnetismo molecular y nuestro interés abarca desde sistemas puramente orgánicos hasta compuestos que contienen metales, incluyendo casi todos los elementos magnéticos de la tabla periódica.
¿qué investigamos?
En este laboratorio investigamos sobre técnicas para la corrección cuántica de errores, clave para poder construir ordenadores cuánticos tolerantes a fallos que tengan la fiabilidad suficiente para ejecutar algoritmos cuánticos profundos. .
¿qué investigamos?
En este laboratorio nos dedicamos a explorar fenómenos cuánticos exóticos en superficies sólidas, combinando enfoques experimentales y teóricos de vanguardia.
Investigamos la física cuántica de sistemas en superficies con resolución atómica y energética sin precedentes. En particular, estudiamos el control coherente del espín para operaciones cuánticas, la resonancia de espín electrónico en átomos individuales, estados topológicos en cadenas de espines, cristales de tiempo en nanoestructuras magnéticas y otros fenómenos emergentes de la materia condensada.
¿qué investigamos?
En este laboratorio se investiga experimentalmente fenómenos electrónicos colectivos en materiales cuánticos bidimensionales (2D).
Los materiales cuánticos bidimensionales (2D) son estructuras extremadamente delgadas de apenas unos átomos de grosor cuyas propiedades electrónicas, ópticas y magnéticas están dominadas por efectos cuánticos. Al confinar a los electrones en dos dimensiones, estos materiales exhiben comportamientos únicos como la superconductividad o la espintrónica, impulsados por fenómenos cuánticos como el entrelazamiento.
¿qué investigamos?
En este laboratorio trabajamos con modelos criogénicos de diversos procesos integrados basados en silicio, como CMOS o Sige BiCMOS, para el diseño y la caracterización de los componentes de dichos sistemas de control y lectura.
¿qué investigamos?
En este laboratorio trabajamos personal científico e ingenieros/as especializados en fotónica y en el control de las propiedades cuánticas de materiales como el diamante. Investigamos las propiedades fundamentales de la luz y de la materia, que después podremos usar para mejorar dispositivos que se usan en medicina, en aeronáutica o para comunicarnos con nuestro Banco sin miedo a que nos ‘hackeen’ la cuenta.
¿qué investigamos?
En este laboratorio trabajamos personal científico e ingenieros/as especializados en fotónica y en el control de las propiedades cuánticas de materiales como el diamante. Investigamos las propiedades fundamentales de la luz y de la materia, que después podremos usar para mejorar dispositivos que se usan en medicina, en aeronáutica o para comunicarnos con nuestro Banco sin miedo a que nos ‘hackeen’ la cuenta.
informática
Tras la Segunda Guerra Mundial, el mundo experimentó una transformación profunda en múltiples ámbitos. Diversos factores impulsaron esta evolución, pero en el terreno tecnológico, destaca un avance que revolucionó nuestra forma de vivir: el ordenador.
Ante este nuevo escenario, se vio la necesidad de formar a personas que entendiesen y programasen estos ordenadores y, así, en 1969, se creó el Instituto de Informática en Madrid. Dos años después, se impulsó en Donostia / San Sebastián el Centro de Informática, dependiente del Instituto de Informática, y en septiembre de ese mismo año se pusieron en marcha los primeros estudios superiores en Informática.
¿cÓmo lo hacemos?
Contamos con una zona de preparación de muestras y trabajamos con refrigeradores de dilución, equipos de vanguardia que nos permiten enfriar los sistemas a temperaturas ultra bajas, cercanas al cero absoluto, donde los procesadores cuánticos de estado sólido presentan el mejor rendimiento y podemos controlar los fenómenos cuánticos.
¿qué investigamos?
En este laboratorio desarrollamos diferentes algoritmos cuánticos utilizando el kit Qiskit de IBM. Los algoritmos se diseñan en base a circuitos cuánticos, compuestos por secuencias de puertas cuánticas que actúan sobre estados cuánticos (cúbits). Una vez diseñado, el algoritmo se traduce a una secuencia de operaciones básicas que serán ejecutadas por el computador cuántico.
Entre los diferentes algoritmos en los que hemos trabajado, podemos resaltar aquellos ideados para la aceleración de simulaciones, nuevas técnicas de aprendizaje automático, o algoritmos para la resolución de problemas de optimización y logística.
¿qué investigamos?
En este laboratorio investigamos sobre los lantánidos y sus compuestos de coordinación, elementos químicos pesados que contienen propiedades magnéticas que pueden tener aplicaciones interesantes en la computación cuántica.
Queremos aislar diferentes átomos de lantánidos entre sí, unidos mediante moléculas, sin que rompan su magnetismo para que pudieran sintetizarse nuevos cúbits con aplicación futura en computación cuántica.
¿qué investigamos?
Nuestro objetivo es desarrollar hardware para computación cuántica, poniendo el foco en procesadores cuánticos basados en cúbits de spin en silicio, el mismo material que se utiliza en todo tipo de microprocesadores, en nuestros ordenadores, memorias Flash y chips de cámaras digitales.
El silicio aporta una gran ventaja: su potencial de escalabilidad. Gracias a la infraestructura global de fabricación de semiconductores, podremos diseñar procesadores cada vez más complejos, pasando de unos pocos cúbits en la actualidad a un número lo suficientemente elevado para poder ejecutar los algoritmos cuánticos más prometedores.
En 2023, científicos de IBM y la Universidad de California en Berkeley demostraron, por primera vez en la historia, que los ordenadores cuánticos tienen la capacidad de resolver problemas a una escala que supera la simulación clásica por fuerza bruta. Esta demostración de utilidad cuántica (quantum utility), publicada en la portada de la revista Nature, mostró que un ordenador cuántico puede realizar cálculos fiables a una escala que supera los métodos clásicos exactos.
IBM predice que, para finales de 2026, la comunidad cuántica descubrirá las primeras ventajas cuánticas (quantum advantage). Esto significa que un ordenador cuántico puede ejecutar un cálculo de forma más precisa, económica o eficiente que un ordenador clásico.
En esta sala se encuentran dos de las tecnologías de nanofabricación más precisas de la sala blanca: la escritura directa por láser (DLW), la cual permite crear patrones flexibles sin necesidad de máscaras hasta resoluciones inferiores a 1 µm, y la litografía por haz de electrones (EBL), la cual permite la fabricación de nanoestructuras con resolución por debajo de los 20 nm.
En esta zona se realizan varios pasos clave del proceso de nanofabricación de dispositivos.
En las campanas de laboratorio se realiza tanto la limpieza como la colocación de la resina:
• La limpieza del sustrato es el primer paso esencial para garantizar que la base sobre la que se construirá el dispositivo esté completamente libre de contaminantes.
• Una vez depositado el material sobre el sustrato limpio, volvemos a la campana para aplicar una capa de resina fotosensible que servirá para transferir el diseño del dispositivo al sustrato.
En función del tamaño y resolución que se desee alcanzar, se utiliza en la misma zona fotolitografía, la cual emplea luz y un alineador de máscaras, o bien pasamos a la zona más limpia de la sala blanca para recurrir a técnicas de mayor resolución, como la escritura directa por láser o el haz de electrones.
La fotolitografía es una técnica de microfabricación que utiliza luz para transferir el patrón que hemos diseñado en el ordenador al sustrato que hemos preparado. Para ello, utilizamos un alineador de máscaras.
La evaporación por haz de electrones (e-beam evaporation) y la evaporación térmica son ambas técnicas de deposición física en fase de vapor (PVD) que se utilizan para fabricar películas delgadas, pero difieren en el modo de calentar el material.
En la evaporación por haz de electrones, un haz de electrones de alta energía se dirige sobre el material hasta vaporizarlo; en la evaporación térmica, el material se funde mediante el calentamiento resistivo de un crisol al que se aplica una corriente eléctrica.
La litografía por haz de electrones (Electron-Beam Lithography) es una técnica de escritura directa que enfoca un haz de electrones sobre una resina, la cual se revela para crear una máscara. Permite fabricar patrones de alta resolución (por debajo de los 20 nm) que luego se usan en procesos de deposición, grabado o ataque.
Para poder obtener las moléculas que deseamos estudiar o los precursores que llevan a ellas, empleamos métodos de síntesis química.
Generalmente, este proceso conlleva múltiples reacciones, en las que el producto de una es el reactivo de la siguiente. Cada reacción tiene sus propias condiciones, optimizadas en base a ciertas condiciones como temperatura, tiempo transcurrido y cantidades relativas de reactivos. Una vez completada la reacción, los productos deseados se tienen que extraer del medio de reacción y purificar.
Todo esto implica trabajar con compuesto que suponen un riesgo para la salud, por lo que la persona que los manipula tiene que estar protegida. Ese es el papel de la campana de síntesis, que dispone de sistemas de ventilación y filtrado de disolventes tóxicos y corrosivos, así como de una pantalla de vidrio que actúa de barrera física entre la persona y el lugar donde se llevan a cabo las reacciones químicas se realizan en condiciones de seguridad.
Quantum Tower o Torre Cuántica de nanoGUNE representa la consagración de la apuesta estratégica de nanoGUNE por las tecnologías cuánticas.
El edificio alberga laboratorios de Hardware Cuántico, dedicados al desarrollo de dispositivos y circuitos electrónicos más eficientes que los actuales. El edificio acoge, asimismo, la sede en Donostia / San Sebastián de Quantum Motion, empresa británica pionera en el desarrollo de chips cuánticos basados en semiconductores, en el marco de un acuerdo de colaboración con el grupo de Hardware Cuántico de nanoGUNE.
Introducir propiedades magnéticas en moléculas ofrece todo un abanico de posibilidades nuevas, pero tiene un coste, ya que también hace que las moléculas sean extremadamente reactivas. Esto significa que, si entran en contacto con el aire, se descomponen.
Para evitar esto y asegurarnos de que las moléculas que estudiamos mantienen sus propiedades magnéticas, necesitamos trabajar en un entorno con una atmosfera perfectamente inerte. Esta es la función de la caja de guantes.
La caja está llena de argón, un gas noble que no interacciona con nada, el cual se recircula por unos filtros especiales para mantener unas condiciones estables en cuanto a niveles de agua y oxígeno. Por ejemplo, el nivel de agua dentro de la caja es unas 17.000 veces inferior al del aire en un día normal en Donostia/ San Sebastián.
Para poder trabajar en ella, tenemos dos antecámaras en los laterales. Mientras no se está trabajando, estas se mantienen en vacío para asegurar que nada de aire entre en la caja. Nuestra caja también está equipada con un congelador y una línea de vacío, lo que nos da una flexibilidad extra a la hora de preparar muestras para su caracterización posterior.
Este espacio alberga el IBM Quantum System Two, denominado IBM_Basque Country. Se trata de la siguiente etapa en la evolución de los procesadores cuánticos, basándose en los logros del primer IBM Quantum System One, el primero de su tipo.
La elección de Donostia / San Sebastián como sede para el ordenador cuántico IBM_BasqueCountry no es casual: responde al potente ecosistema científico y tecnológico que la ciudad ha construido en torno a la investigación cuántica, con el impulso decidido de las instituciones públicas.
Durante años, centros y equipos de investigación de referencia han trabajado desde disciplinas como la Ciencia de Materiales, la Física, la Química, la Nanotecnología y la Ingeniería Cuántica, creando un entorno altamente especializado y colaborativo. Esta base sólida no solo favorece el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas, sino que también permite que su adopción sea rápida y efectiva.
Gracias a todo ello, Donostia / San Sebastián se posiciona como un nodo estratégico en el avance de la computación cuántica, atrayendo talento, inversión y oportunidades que sitúan al territorio en el mapa global de la innovación.
Desde el curso 2024/2025, la Facultad imparte la asignatura "Fundamentals of Quantum Computing", integrada en los grados de Ingeniería Informática e Inteligencia Artificial.
Además, desde 2020 cuenta con el aula universidad-empresa-sociedad Multiverse Computing, que actúa como espacio de formación práctica, participación en proyectos y divulgación. En este marco, se desarrollan diferentes actividades sobre computación cuántica dirigidas a estudiantes de todos los niveles, desde proyectos sencillos hasta más avanzados, incluyendo trabajos de fin de grado, máster e incluso tesis doctorales.
Diseñamos fuentes de luz que no existen en la naturaleza con propiedades cuánticas, como por ejemplo, un generador de fotones entrelazados, o fuentes de luz comprimida cuánticamente. Para ello, tenemos que controlar muy bien el “ruido” en nuestras medidas, ya que los efectos cuánticos son muy delicados.
Disponemos de un sistema de enfriado (criogenia) de acceso óptico para controlar la temperatura de nuestras muestras hasta -269 grados centígraddos y poder carecterizar nuestras muestras en estas condiciones extremas.
El Alineador de máscaras es una herramienta clave del proceso de fotolitografía. Permite transferir un patrón al sustrato haciendo pasar luz a través de una máscara sobre una fotoresina sensible. Las áreas expuestas se endurecen, mientras que las no expuestas permanecen blandas y pueden ser eliminadas. Con esta técnica se alcanzan resoluciones en el rango de la micra, con fotomáscaras de hasta 1 µm.
El CPD-2 está equipado con sistemas para mantener condiciones óptimas de temperatura, energía y seguridad, garantizando que el superordenador funcione de manera eficiente y sin interrupciones, 24 horas, 365 días al año.
El Centro de Supercomputación (SCC) del DIPC es una instalación científica de referencia en el País Vasco.
Este Centro es fruto de la apuesta estratégica liderada por las instituciones vascas con el Departamento de Ciencia, Universidades e Innovación del Gobierno Vasco al frente, y ofrece servicio de computación a toda la comunidad investigadora de la Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación.
El centro cuenta con dos grandes infraestructuras de computación de alto rendimiento: Hyperion y Atlas.
En este recorrido os queremos mostrar el Centro de Procesamiento de Datos CPD-2 que alberga el superordenador Hyperion.
El Microscopio de Efecto Túnel requiere de condiciones extremas para poder ver y manipular átomos individuales.
• Ambiente ultraestable: El laboratorio está diseñado para minimizar vibraciones, ruido eléctrico y fluctuaciones térmicas, ya que cualquier perturbación puede afectar las mediciones a escala atómica.
• Temperaturas extremas: Los experimentos se realizan a temperaturas cercanas al cero absoluto. El criostato contiene 10 L de helio-4 líquido (equivalentes a 76.000 L en fase gaseosa), lo que permite mantener el sistema a 4,5 K durante 10 días, tras los cuales el helio es recuperado mediante una planta de reciclaje. Para alcanzar los 0,3 K se utiliza una pequeña cantidad (0,015 L) de helio-3 gaseoso. Estas condiciones permiten estudiar fenómenos cuánticos con máxima precisión.
• Ultra alto vacío (UHV): El microscopio opera a presiones inferiores a 10⁻¹⁰ mbar, más vacío que el espacio exterior. Esto evita la contaminación de las muestras, mejora la resolución y permite una manipulación más precisa. Para lograrlo se emplean bombas de vacío, horneado prolongado del sistema y un diseño que minimiza fugas y emisiones.
• Alta resolución energética: Las bajas temperaturas enfrían los electrones que tunelean entre la punta y la muestra, permitiendo resoluciones de hasta 10–40 μeV. Para lograrlo se utilizan puntas superconductoras y se protege el sistema de la radiación ambiental, incluso forrándolo con papel de aluminio.
El edificio de nanoGUNE, inaugurado en 2009, incorpora soluciones arquitectónicas y de ingeniería de vanguardia que garantizan las condiciones de operatividad exigidas por instrumentos de fabricación y caracterización de nanoestructuras.
El sótano de laboratorios de nanoGUNE está arquitectónicamente separado del resto del edificio para poder realizar con éxito ambiciosos experimentos en ausencia de perturbaciones externas como vibraciones, ruidos, radiación electromagnética y partículas de suciedad. Se construyó sobre una losa continua de hormigón de metro y medio de espesor para aislar las vibraciones externas desde los cimientos.
Así, para acceder al sótano de laboratorios es necesario descender dos plantas bajo tierra, hasta una especie de cámara acorazada en cuyo centro se encuentran los laboratorios más sensibles.
El efecto túnel cuántico es un fenómeno sorprendente en el que una partícula atraviesa una barrera de energía que, según la física clásica, no debería poder superar.
Esto ocurre gracias a la dualidad onda-partícula, es decir, a que la materia puede comportarse tanto como partícula como como onda.
Este efecto no es solo una curiosidad teórica:
• Explica fenómenos naturales como la desintegración radiactiva o ciertas reacciones químicas enzimáticas.
• Es esencial para entender cómo brilla el Sol, ya que permite que las reacciones de fusión nuclear ocurran en su interior.
• Ha dado lugar a tecnologías revolucionarias, como los microscopios de efecto túnel (STM), que nos permiten ver y manipular átomos de manera individual, y los circuitos superconductores, base de muchos desarrollos en computación cuántica.
• En nuestro laboratorio usamos precisamente este fenómeno para explorar y controlar sistemas cuánticos a escala atómica.
El fresado iónico es una técnica basada en la pulverización catódica y la erosión. Un bombardeo de iones de alta energía desgasta lentamente la superficie, dando como resultado capas delgadas, planas y libres de defectos en la nanoescala.
El fresado iónico es una técnica basada en la pulverización catódica y la erosión. Un bombardeo de iones de alta energía desgasta lentamente la superficie, dando como resultado capas delgadas, planas y libres de defectos en la nanoescala.
El grabado por iones reactivos (RIE) es una técnica de grabado en seco que combina procesos químicos y físicos para eliminar material de un sustrato. Utiliza un plasma generado por radiofrecuencia (RF) para generar iones y especies reactivas que bombardean el sustrato eliminando material con gran precisión.
El magnetismo molecular es el estudio de cómo ciertas moléculas pueden comportarse como pequeños imanes. A diferencia de los imanes comunes, que son objetos grandes hechos de materiales como hierro, estas moléculas son tan pequeñas que tienen propiedades magnéticas a nivel muy reducido.
Estas moléculas pueden tener átomos con electrones cuyo movimiento genera un campo magnético, y al unir muchas de ellas se pueden crear materiales con propiedades magnéticas especiales.
El superordenador Hyperion es el equipo más reciente y potente del DIPC ubicado en el Centro de Procesamiento de Datos CPD-2. Hyperion va a ser clave en el avance de la computación cuántica en Euskadi, porque se ha convertido en la puerta de entrada al ordenador cuántico System Two de IBM, instalado en el edificio Ikerbasque a pocos metros de este centro. El centro de supercomputación del DIPC gestiona, junto con la red académica de investigación I2Basque, el acceso prioritario a los Sistemas Cuánticos de IBM.
En el Laboratorio de Electroquímica de Superficies conseguimos condiciones de presión y temperatura extremas. Por ejemplo, en el equipo de Ultra Alto Vacío se logra una presión un billón más pequeña que la ambiental. Por otro lado, en la espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X se pueden lograr temperaturas tan altas como 1.200 ºC, en presiones controladas.
Estos aparatos son muy caros, y se diseñan a la carta para realizar la investigación requerida. Así, los propios investigadores añadimos nuevas variantes a nuestros aparatos, diferenciándolos de otros similares.
En el CFM investigamos una gran diversidad de fenómenos físicos: desde materiales magnéticos y superconductores, hasta polímeros, nanoestructuras y biomateriales.
Pero entre todas estas líneas, una de nuestras prioridades estratégicas es la investigación en tecnologías cuánticas.
Aquí estudiamos fenómenos emergentes en materiales topológicos, superconductores o estructuras de Moiré, incluyendo heteroestructuras bidimensionales con propiedades electrónicas y magnéticas singulares.
También trabajamos en el desarrollo de sensores y fotónica cuántica, creando dispositivos basados en luz entrelazada y estructuras híbridas que combinan emisores cuánticos con nanofotónica.
Diseñamos y caracterizamos nanodispositivos superconductores y magnéticos con aplicaciones en computación cuántica y espintrónica.
Además, exploramos la simulación cuántica, implementando arquitecturas con cadenas de átomos y desarrollando nuevos algoritmos para modelar propiedades electrónicas.
Todo ello apoyado en infraestructuras avanzadas, que incluyen microscopía y espectroscopía a temperaturas miliKelvin, así como códigos propios para simulaciones ab initio.
En el área de crecimiento de dispositivos disponemos de un sistema de ultra alto vacío (UHV) que integra en un mismo entorno tanto el crecimiento como la caracterización de materiales cuánticos.
Está equipado con una máquina de epitaxia por haces moleculares (MBE) para crecer heteroestructuras y capas bidimensionales con control atómico. Además, incluye técnicas avanzadas de caracterización como XPS (espectroscopía de fotoelectrones de rayos X), LEED (difracción de electrones de baja energía) y STM (microscopía de efecto túnel). Gracias a esta combinación, podemos estudiar las propiedades electrónicas y estructurales de los materiales justo después de su síntesis, sin que sufran contaminación o degradación.
En el área de crecimiento de dispositivos disponemos de un sistema de ultra alto vacío (UHV) que integra en un mismo entorno tanto el crecimiento como la caracterización de materiales cuánticos. Está equipado con una máquina de epitaxia por haces moleculares (MBE) para crecer heteroestructuras y capas bidimensionales con control atómico.
Además, incluye técnicas avanzadas de caracterización como XPS (espectroscopía de fotoelectrones de rayos X), LEED (difracción de electrones de baja energía) y STM (microscopía de efecto túnel). Gracias a esta combinación, podemos estudiar las propiedades electrónicas y estructurales de los materiales justo después de su síntesis, sin que sufran contaminación o degradación.
En esta zona se realiza el último paso de la nanofabricación: el proceso de grabado. En este proceso, se utilizan productos químicos o técnicas físicas para eliminar las áreas sobrantes y no deseadas, dejando únicamente el diseño final sobre el sustrato.
En este laboratorio hacemos magia. Concretamente, generamos estados mágicos; una clase de estados muy importantes para la computación cuántica ya que sin ellos no podemos construir algoritmos que presenten una ventaja en comparación con la computación tradicional.
La generación de este tipo de estados de una manera fiable es muy cara debido a su fragilidad, por su tendencia a sufrir errores que hagan decrecer la magia que contienen. Los esquemas de destilación de estados mágicos hablan de necesitar hasta 4000 cúbits para tener un solo estado mágico con fiabilidad suficiente.
En este laboratorio tratamos de realizar protocolos que hagan más barata la generación de magia.
En la nanofabricación, incluso una mota de polvo o una partícula microscópica puede arruinar un experimento o dispositivo. Por eso, en una sala blanca es imprescindible que:
• El aire se filtre constantemente para eliminar partículas.
• La temperatura, la humedad y la presión se mantengan estables.
• El personal use ropa especial para evitar la contaminación.
En resumen, ¡la sala blanca es el quirófano de la ciencia en la nanoescala!
Equipo diseñado para manipular, alinear y apilar capas bidimensionales con control preciso de posición y ángulo relativo en atmósfera inerte. Permite ajustar el ángulo entre capas para fabricar heteroestructuras con propiedades electrónicas y ópticas personalizadas.
Equipos diseñados para caracterización estructural en condiciones ambiente de materiales bidimensionales.
Ha pasado ya más de medio siglo desde que en Donostia / San Sebastían comenzásemos a formar a las y los primeros profesionales en el ámbito de la informática.
Muchos aspectos han cambiado desde entonces: la popularización de los ordenadores personales, el desarrollo de los dispositivos móviles, el auge de la Inteligencia Artificial y, más recientemente, el desarrollo de la Computación Cuántica, una disciplina que promete cambiar las bases mismas del funcionamiento de los ordenadores.
La computación cuántica de la próxima generación requiere la integración de millones de cúbits, lo que presenta un importante desafío para la electrónica de control y lectura de estos. Para dar solución a este desafío es necesario la integración de dicha electrónica en un circuito integrado. Esto permitirá que toda esa electrónica de control y lectura pueda caber en la palma de tu mano.
La cuántica nos dice que una partícula puede atravesar barreras imposibles para la física clásica. Este fenómeno se llama efecto túnel y es posible gracias a la dualidad de las partículas que también se comportan como ondas.
La escritura directa por láser (DLW) consiste en dirigir un haz láser con gran precisión sobre la resina para crear patrones o estructuras (hasta resoluciones inferiores a 1 µm) de manera flexible sin necesidad de utilizar fotomáscaras.
La pulverización catódica (sputtering) es una técnica de deposición física en fase de vapor (PVD) que se utiliza para crear películas delgadas. Consiste en bombardear un material objetivo (diana) con iones en un plasma, lo que provoca la expulsión de átomos y su posterior depósito sobre el sustrato.
La técnica de XPS (espectroscopía de fotoelectrones de rayos X) nos permite identificar la “huella química” de un material analizando los electrones que emite al ser iluminado con rayos X. Su sensibilidad es tal que podemos detectar composiciones de menos de una décima de monocapa, es decir, una fracción ínfima de una sola capa atómica.
Gracias a ello, podemos conocer con precisión la composición y los enlaces químicos justo en la superficie, donde emergen muchas de las propiedades cuánticas más interesantes.
Las poyatas y las campanas de gases son elementos fundamentales en laboratorios químicos porque permiten trabajar de forma segura, ordenada y eficiente, cumpliendo normas de higiene y seguridad en el laboratorio.
- Las poyatas son mesas de trabajo resistentes a productos químicos, calor y golpes, diseñadas para realizar tareas generales de laboratorio. Suelen incluir tomas de agua, gas y electricidad, facilitando el trabajo experimental.
-Las campanas de gases, por su parte, son estructuras cerradas con ventilación forzada que protegen al usuario de vapores tóxicos o inflamables generados durante reacciones. Funcionan extrayendo el aire contaminado hacia el exterior o filtrándolo. Al fin y al cabo, es como si fuese la campana extractora de nuestra cocina, pero en vez de absorber los olores, vapores o humo, absorbe los gases peligrosos y corrosivos que se emplean y generan en el laboratorio.
Los lantánidos son elementos químicos pesados que se encuentran en la parte inferior de la tabla periódica. Una de sus características es que contienen electrones desapareados que dan lugar a sus propiedades magnéticas. Estas propiedades magnéticas pueden dar lugar a un gran número de aplicaciones, entre ellas la computación cuántica.
En concreto, los iones lantánidos generan enlaces de carácter iónico con los ligandos orgánicos y, al ser iones relativamente grandes, es difícil predecir la estructura que va a adoptar la molécula ya que muchas veces las moléculas de agua derivada de la humedad del ambiente pueden enlazarse a los iones. Teniendo esto en cuenta es fundamental trabajar en entornos de atmósfera controlada.
Los ordenadores cuánticos de hoy en día experimentan un error cada 500 operaciones realizadas sobre los cúbits. La única manera escalable de conseguir computadores cuánticos es la corrección cuántica de errores. Estos métodos se basan en utilizar muchos cúbits para poder detectar y corregir los errores que ocurren en un número pequeño de estos.
Para conseguir cúbits fiables se necesitan muchos cúbits “malos”. Se calcula que hacen falta unos 1000 para obtener 1 bueno, lo que eleva la necesidad a alrededor de 1 millón de cúbits para ejecutar algoritmos útiles. Hoy, el procesador más avanzado tiene 156 cúbits, como la generación Heron de IBM que se ha instalado en Donostia/ San Sebastián.
Precisamente en este laboratorio, tratamos de desarrollar técnicas que reduzcan esta necesidad de tantos cúbits, de manera que podamos realizar computadores cuánticos fiables de un menor tamaño.
Los ordenadores cuánticos podrían generar 100 TB/s de datos, el mismo volumen que consume Netflix a nivel global cada segundo en sus streamings.
Esta información debe ser procesada por los llamados decodificadores, algoritmos clásicos que identifican los errores ocurridos durante la computación. En otras palabras, la corrección cuántica de errores depende de chips convencionales capaces de manejar semejante carga.
En este laboratorio desarrollamos algoritmos de decodificación para que la corrección cuántica de errores sea más rápida y precisa.
Mientras que en los ordenadores, teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos, la unidad básica de información es el bit, que adopta un valor de 0 o 1 empleando niveles de voltaje para codificar la información, en la computación cuántica, la unidad es el cúbit, que puede encontrarse en cualquier superposición de los estados básicos ∣0⟩ y ∣1⟩.
Esta propiedad, junto con el entrelazamiento cuántico, permite que un conjunto de n cúbits represente simultáneamente las 2ⁿ combinaciones posibles de sus estados (soluciones). Por ejemplo, con 2 cúbits se pueden codificar, en un único registro cuántico, las combinaciones 00, 01, 10 y 11 y, a diferencia de un ordenador clásico, que debería evaluar cada combinación por separado, un ordenador cuántico puede manipular en paralelo todas las combinaciones codificadas, presentando como solución la mejor de ellas.
Necesitamos temperaturas cercanas al cero absoluto, unos –273,12 °C, para “congelar” la vibración de los átomos causada por el calor. Así, el microscopio de efecto túnel puede obtener imágenes nítidas. Esas temperaturas solo se alcanzan en el medio interestelar.
Nuestro refrigerador de dilución no solo alcanza temperaturas de miliKelvin, sino que está diseñado para medir directamente los dispositivos cuánticos que fabricamos en el propio laboratorio. Gracias a esta integración, podemos relacionar fenómenos que ocurren en la nanoescala con el comportamiento del dispositivo final, y hacerlo en condiciones extremas de temperatura y estabilidad que permiten detectar señales cuánticas muy débiles.
Se trata de un sistema MBE de fabricación propia para el crecimiento de materiales 2D basados en selenio y heteroestructuras de van der Waals. Está equipado con cuatro evaporadores independientes que proporcionan una gran versatilidad durante el crecimiento, lo que permite la síntesis de materiales 2D y heteroestructuras con composiciones estequiométricas complejas.
Tanto en los electrones en el diamante, como en el caso de las partículas levitadas tenemos que tener un control muy fino de otros campos eletromagnéticos como son las microondas y la radiofrecuencia, así que hemos diseñado unas antenas especiales que nos permiten controlar localmente estos campos con muy alta precisión.
Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónica que sirve para visualizar y analizar señales eléctricas, representando su variación en el tiempo mediante una gráfica en una pantalla, donde el eje horizontal (X) muestra el tiempo y el eje vertical (Y) muestra la tensión (o amplitud) de la señal. Su función principal es hacer visibles fenómenos eléctricos que ocurren en un instante determinado, lo que permite medir parámetros como amplitud, frecuencia y distorsión, así como identificar problemas en circuitos y verificar el funcionamiento de componentes electrónicos.
Una vez que los sustratos sobre los que vamos a fabricar nuestros dispositivos estén limpios, se deposita sobre ellos el material necesario: un metal, un semiconductor u otro tipo de material, dependiendo del dispositivo que queramos fabricar. Para ello se utilizan distintas técnicas, como la pulverización catódica (sputtering) y la evaporación térmica o por haz de electrones (e-beam evaporation).
Uno de los equipos imprescindibles para medir los circuitos electrónicos de control y lectura de los cúbits es el analizador vectorial de redes (VNA). Este equipo permite alcanzar frecuencias de hasta 50 GHz, por lo que serviría para diseñar electrónica para diferentes familias de cúbits.
Uno de los equipos imprescindibles para medir los circuitos electrónicos de control y lectura de los cúbits es el analizador vectorial de redes (VNA). Este equipo permite alcanzar frecuencias de hasta 50 GHz, por lo que serviría para diseñar electrónica para diferentes familias de cúbits.
Uno de los investigadores del CFM participó en los experimentos de entrelazamiento cuántico que más tarde llevaron a Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger a recibir el Premio Nobel de Física en 2022.
Uno de los lugares más fríos del planeta está aquí, en el CFM: gracias al refrigerador de dilución, podemos alcanzar temperaturas más bajas que las del espacio interestelar, a solo unas siete milésimas de grado por encima del cero absoluto.
Uno de nuestros investigadores es co-fundador y director científico de Multiverse Computing, la mayor empresa de software cuántico de la Unión Europea, cuya sede principal se encuentra en San Sebastián.
Usamos cámaras de vacío para controlar el movimiento de las partículas levitadas, de forma que podemos aislar nuestras partículas del entorno y usamos las llamadas “pinzas ópticas”, para atrapar y controlar la posición de las partículas.
¿Habías visto alguna vez unos radiadores colgando del techo de una habitación?
En nuestro laboratorio los experimentos son muy sensibles a las vibraciones y es fundamental mantener unas condiciones estables de temperatura ambiente pero sin turbulencias. Por eso los sistemas clásicos de refrigeración, basados en aire acondicionado por ejemplo, no nos son útiles. Por los radiadores que ves en las paredes superiores y techos circula agua fría que mantiene el ambiente a la temperatura exacta, pero sin generar corrientes de aire.