Redacción Digital Inside España
La idea de un ordenador capaz de resolver en segundos cálculos que hoy resultan inabordables para los sistemas clásicos se apoya en desarrollos que todavía se encuentran en fase de laboratorio. En este contexto, la Universitat de València participa en el proyecto QMol, que busca desarrollar un procesador cuántico híbrido basado en moléculas magnéticas y resonadores superconductores para futuros ordenadores cuánticos. El objetivo es avanzar en la creación de la parte central de estos sistemas, el equivalente a su “cerebro” de procesamiento.
QMol se enmarca en el Plan de Comunicación Cuántica de la Comunitat Valenciana, que coordina el trabajo de cuatro universidades para impulsar tecnologías cuánticas aplicadas a áreas como la computación, las telecomunicaciones y la ciberseguridad. En este plan participan la Universitat de València, la Universitat Politècnica de València, la Universidad de Alicante y la Universidad CEU Cardenal Herrera. Con la intención de articular una masa crítica de investigación y desarrollo en la región.
El objetivo científico y tecnológico de QMol se centra en un tipo de procesador cuántico que combina moléculas magnéticas y resonadores superconductores. La estrategia tecnológica pasa por usar moléculas diseñadas para comportarse como qubits magnéticos, acopladas a resonadores superconductores que facilitan la comunicación entre ellas. Un qubit es la unidad básica de información en un ordenador cuántico; a diferencia del bit clásico, que solo puede representar 0 o 1, el qubit puede estar en una superposición de estados, lo que abre la puerta a nuevas formas de cálculo.
En este proyecto, las moléculas actúan como qubits gracias a sus propiedades magnéticas, que pueden ajustarse mediante diseño químico. La idea inicial es que estos qubits se conecten entre sí a través de fotones confinados en resonadores superconductores, que funcionan como canales de comunicación cuántica. Esta arquitectura pretende mejorar la estabilidad del sistema y su capacidad para escalar a un número elevado de qubits, reduciendo además la sensibilidad al ruido magnético.
Sin embargo, el desarrollo de procesadores basados exclusivamente en el acoplamiento entre qubits magnéticos y fotones presenta una limitación relevante: el acoplamiento entre ambos es débil, lo que dificulta la detección y la conexión controlada de moléculas individuales. Esta restricción condiciona la posibilidad de construir procesadores realmente funcionales a partir de este esquema.
El equipo de QMol ha planteado una alternativa para superar este obstáculo mediante el uso de magnones en lugar de fotones. El proyecto ha identificado una vía alternativa basada en magnones que permite un acoplamiento fuerte entre los qubits magnéticos y estas excitaciones magnéticas, superando la limitación del débil acoplamiento con los fotones. Los magnones son excitaciones colectivas en materiales magnéticos que pueden transportar información, de forma comparable a cómo los electrones transportan carga en los circuitos electrónicos convencionales.
Coronado, investigador principal de QMol ha explicado: “Queremos aprovechar las propiedades únicas de las moléculas para construir componentes claves para el futuro cuántico. Cada molécula puede comportarse como un bit cuántico, y al unir muchas de ellas podríamos crear un sistema capaz de realizar cálculos imposibles para los ordenadores actuales”.
Esta aproximación se apoya en la capacidad de diseñar moléculas “a medida” para que se acoplen tanto a fotones como a magnones generados en materiales magnéticos. Este enfoque, articulado en torno al concepto de resonadores magnónicos, persigue procesadores cuánticos más estables, escalables y menos sensibles al ruido magnético que los sistemas actuales. La posibilidad de controlar el comportamiento cuántico de las moléculas y su interacción con estos resonadores abre un espacio de diseño amplio para arquitecturas híbridas.
En QMol colaboran especialistas en química, física, ciencia de materiales y nanociencia de distintos centros españoles y europeos, entre ellos el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón. Esta colaboración multidisciplinar resulta necesaria para abordar la complejidad de las tecnologías cuánticas, que requieren desde el diseño químico de moléculas hasta la fabricación y caracterización de dispositivos a escala nanométrica.
Coronado ha añadido: “Lo fascinante de trabajar con moléculas es que podemos diseñarlas casi a medida para acoplarlas no sólo con fotones sino también con los magnones generados en un material magnético. Esta aproximación, basada en un nuevo concepto —el de los resonadores magnónicos— nos da una flexibilidad enorme para crear sistemas cuánticos con más capacidad, menos errores y un potencial enorme para el futuro”.
La Comunitat Valenciana ante la carrera cuántica
El proyecto QMol es uno de los once que integran el Plan de Comunicación Cuántica, impulsado en la Comunitat Valenciana por la Universitat Politècnica de València, la Universitat de València, la Universidad de Alicante y la Universidad CEU Cardenal Herrera. Estas iniciativas cubren un abanico amplio de líneas de investigación y desarrollo orientadas a las tecnologías cuánticas y a sus posibles usos en ámbitos como la computación, las telecomunicaciones y la ciberseguridad. En su conjunto, los proyectos del Plan de Comunicación Cuántica buscan consolidar a la Comunitat Valenciana como un punto relevante en el mapa de la innovación cuántica a nivel nacional e internacional.
La implicación de la Universitat de València en el Plan de Comunicación Cuántica refuerza una estrategia institucional de largo recorrido para situar a la Comunitat Valenciana como polo de desarrollo en tecnologías cuánticas. En este contexto, QMol se sitúa como una pieza específica dentro de una agenda más amplia que conecta ciencia básica, desarrollo tecnológico y posibles aplicaciones futuras para sectores como las telecomunicaciones, la ciberseguridad o la salud.
La percepción en el proyecto es que la computación cuántica ha dejado de ser solo un ejercicio teórico o una hipótesis de laboratorio, y se ha convertido en un campo en el que ya se están construyendo los elementos que podrían dar lugar a máquinas operativas en el medio o largo plazo. Cada avance en esta línea de trabajo acerca la realidad de procesadores cuánticos capaces de abordar problemas que hoy quedan fuera del alcance de la computación clásica.
