El creciente interés y conocimiento en computación cuántica han estimulado el aumento de la inversión global en la carrera para construir un ordenador cuántico. Con la promesa de abrumadoras velocidades y capacidades de procesamiento, los ordenadores cuánticos podrían tener la capacidad de cambiar fundamentalmente nuestra economía, industria y vida cotidiana. Por lo tanto, no sorprende que las principales empresas de tecnología informática y electrónica lleven a cabo, tanto internamente como en colaboración con terceros, investigaciones relacionadas con este tema: desde los algoritmos matemáticos necesarios para controlar e interpretar bits cuánticos (o qubits, las unidades de procesamiento) hasta el diseño de dispositivos en la nanoescala que harán posible esta revolución.

El Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) está intensificando su colaboración estratégica de investigación con la empresa Microsoft, la cual ha establecido laboratorios Microsoft Quantum Labs en todo el mundo. Se trata de centros especializados que trabajan en todos los aspectos del desarrollo de un ordenador cuántico, desde la física fundamental hasta el diseño de nuevas herramientas de software para explotar al máximo el potencial de la computación cuántica.

El laboratorio Microsoft Quantum Materials Lab de Copenhague (Dinamarca), en particular, ha estado trabajando en el desarrollo de nuevos materiales que puedan usarse para construir dispositivos cuánticos. En concreto, una línea de investigación involucra el diseño de heteroestructuras híbridas que permiten la generación de fermiones Majorana, unas partículas de gran importancia para esta tecnología como demostraron los Microsoft Quantum Labs de Copenhague y Delft (Países Bajos).

Los fermiones de Majorana son un tipo de fermiones que tienen la característica de ser sus propias antipartículas. En la física de la materia condensada, los estados ligados de Majorana pueden aparecer bajo condiciones específicas. Estos estados cuánticos especiales se pueden usar como qubits. La investigación llevada a cabo por Microsoft, a la que contribuirá el ICN2, se basa en el desarrollo de nanohilos híbridos semiconductores-superconductores, en los extremos de los cuales se pueden generar estados ligados de Majorana.

Para entender y aprovechar al máximo el potencial de estas nuevas estructuras, es necesario primero analizarlas y comprenderlas a nivel atómico. El Grupo de Nanoscopia Electrónica Avanzada del ICN2, dirigido por el Prof. ICREA Jordi Arbiol, aportará su experiencia en microscopía electrónica y espectroscopias para realizar mediciones y análisis de la compleja estructura y propiedades físicas de estos nanohilos Majorana. De esta forma se arrojará luz sobre su estructura y sobre cómo responden a nivel atómico a los estímulos externos. (Fuente: ICN2)

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