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QBit molecular: una molécula tipo OLED que se comunica con luz

by JWCarlin
Un modelo de molécula roja y blanca flota sobre un chip fotónico con canales de luz cian y verdes, tocado por un fino haz láser rojo.

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Una sola molécula se ha convertido en un QBit que funciona y que además se comunica con luz. Científicos de NVision, una empresa cuántica con sede en Ulm (Alemania), presentan en Nature la primera molécula orgánica que se puede controlar de una en una y que traslada su estado cuántico a partículas de luz. Y lo mejor: es prima de las moléculas que iluminan las pantallas OLED de los móviles, así que podría aplicarse sobre chips con métodos de fábrica que ya existen.

Por qué importa: los ordenadores cuánticos necesitan QBits fiables, fáciles de fabricar a lo grande y fáciles de conectar entre sí. Casi todos los QBits actuales cumplen una o dos de esas condiciones. Un QBit que se prepara en un laboratorio de química y se extiende sobre un chip como el recubrimiento de una pantalla es un camino realmente distinto.

Primero, ¿qué es un QBit?

Un bit normal es un interruptor: encendido o apagado, 1 o 0. Un QBit (bit cuántico) puede estar en una mezcla de los dos a la vez y enlazarse con otros QBits de formas imposibles para los bits normales, y eso es lo que permite a los ordenadores cuánticos atacar problemas que para una máquina corriente no tienen solución práctica. La pega: esa mezcla es frágil, y los QBits tienen que «hablar» entre sí sin perderla.

Aquí, el QBit es el espín de los electrones dentro de una molécula de carbono. El espín es una pequeña propiedad magnética, algo así como la aguja de una brújula que puede apuntar arriba, abajo o, en el mundo cuántico, a una mezcla de las dos.

Una gradilla blanca con pequeños viales de vidrio, cada uno con un líquido de un color vivo distinto, y uno que brilla suavemente delante.
Se fabricaron unas 40 moléculas candidatas antes de dar con la buena · Ilustración de DIGITAL WOXTER TECHNEWS.

Qué ha demostrado el equipo

La molécula es un carbeno (un compuesto de carbono con dos electrones desapareados) metido en un cristal anfitrión que le queda como un guante. Según la versión previa del artículo, el equipo logró:

  • localizar y leer moléculas sueltas con luz láser, una a una;
  • mantener estable su color de luz durante más de una hora, algo clave porque los QBits que «hablan» con luz tienen que estar perfectamente afinados;
  • controlar el espín y conservar su estado cuántico durante milisegundos a unos 4,5 kelvin (alrededor de −269 °C). Un milisegundo parece poco, pero en el mundo cuántico es muchísimo.

Esa combinación, luz brillante, color estable y un espín duradero en una misma molécula, era la pieza que faltaba para poder usar moléculas sueltas como QBits, explican los autores. NVision la describe como la primera «interfaz espín-fotón molecular orgánica direccionable de forma individual»: un QBit capaz de pasar su información a una partícula de luz.

¿Por qué luz, y por qué moléculas tipo OLED?

Si los QBits pueden enviar su estado en forma de luz, no hace falta que estén pegados unos a otros: la luz puede llevar información cuántica por diminutos canales dentro de un chip, o de un chip a otro. El director de tecnología de NVision, Ilai Schwartz, lo resume como «conectividad sin proximidad».

Fabricarlos también podría ser más sencillo. La molécula se parece a las que se usan en las pantallas OLED y puede depositarse en una capa fina sobre un chip fabricado con tecnología convencional, informa Reuters. Para encontrarla, el equipo usó IA para simular moléculas candidatas y después fabricó unas 40 en el laboratorio hasta dar con la molécula «Ricitos de Oro», ni demasiado ni demasiado poco, en palabras de Schwartz. La empresa afirma que analizó más de 150 diseños en el ordenador, recoge The Quantum Insider.

Un disco redondo sujeto con pinzas brilla con colores de arcoíris por una capa fina, sobre una mesa blanca.
El sueño: recubrir chips con moléculas QBit, un poco como una pantalla OLED · Ilustración de DIGITAL WOXTER TECHNEWS.

Hay una historia curiosa detrás: NVision empezó en la imagen médica, alineando los espines de moléculas de azúcar para que los escáneres de resonancia magnética las vean unas mil veces mejor, lo que ayuda a localizar células cancerosas de crecimiento rápido, según Reuters. Esa experiencia con el espín la llevó a estos QBits.

Promesas que vigilar, todavía no resultados

Algunas de las cifras más llamativas son planes de la empresa, no resultados de laboratorio. NVision asegura que su plataforma tolera perder hasta el 70 % de la luz, así que podría funcionar con fotónica de silicio estándar. Con la empresa estadounidense de fotónica HyperLight quiere aplicar las moléculas sobre chips de luz de niobato de litio, con los primeros prototipos previstos para finales de 2026, y su objetivo es tener 1.000 QBits con corrección de errores en un chip en 2030. Nada de eso se ha demostrado todavía, y el artículo de Nature trata de moléculas sueltas, no de un ordenador cuántico en marcha.

Es un camino distinto al de los QBits de silicio que contamos la semana pasada, que se apoyan en el mismo material que los chips de siempre. La carrera está muy abierta, y eso es una buena noticia: más caminos, más opciones de que alguno llegue a gran escala.

Qué viene ahora

El próximo hito es el primer chip con QBits moleculares aplicados encima, comunicándose mediante luz. Si sale como está previsto, algún día los chips cuánticos podrían fabricarse un poco como las pantallas: con química y recubrimientos, no montando cada QBit a mano.

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