Un equipo del Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica (IMIT) (CONICET – UNNE), conformado además por investigadores españoles y chinos, publicó un trabajo en la revista Nature Communications sobre el control de átomos individuales utilizando interferencia cuántica, posicionándolos entre los staff científicos que estudian temas de los que en la actualidad se sabe muy poco.
Los investigadores demostraron que es posible controlar los estados cuánticos de átomos individuales usando únicamente interferencia cuántica. Estos campos son generados por la punta de un microscopio de efecto túnel, un instrumento que permite observar y manipular materia a escala atómica.
La técnica permite manipular el espín de las partículas. El espín es una propiedad que tienen los átomos y que determina su comportamiento magnético. En este caso, el equipo trabajó con átomos de titanio depositados sobre óxido de magnesio, tanto átomos individuales como pares de átomos.
El método utilizado se basa en un fenómeno conocido como interferencia cuántica de Landau-Zener-Stückelberg-Majorana. A diferencia de otras técnicas que requieren campos eléctricos oscilantes a frecuencias específicas, este enfoque aprovecha la interferencia que ocurre cuando los estados cuánticos se cruzan y mezclan.
Durante este proceso, se producen interferencias que pueden ser constructivas o destructivas, lo que permite controlar el estado del átomo. El grupo había propuesto esta posibilidad en un trabajo teórico publicado a principios de 2025 en Physical Review Letters.
El control mediante esta técnica de interferencia puede realizarse en tiempos más cortos que los métodos tradicionales. Esta característica resulta relevante para la computación cuántica, donde la velocidad de las operaciones determina la viabilidad de los procesadores.
«Esta característica resulta relevante para la computación cuántica, donde la velocidad de las operaciones determina la viabilidad de los procesadores».
El hecho de que el control sea completamente eléctrico, modulando el voltaje entre la punta del microscopio y el átomo, permite realizar operaciones coherentes utilizando átomos aislados o grupos pequeños de átomos.
El problema de la decoherencia. Los sistemas atómicos interactúan con el ambiente que los rodea, incluyendo los electrones de la superficie donde están depositados. Esta interacción destruye la información cuántica en un proceso llamado decoherencia.
Existen dos estrategias para enfrentar este problema. La primera consiste en realizar las operaciones lo más rápido posible, antes de que el ambiente destruya la información. Los trabajos recientes del grupo apuntan en esta dirección, ya que el control por interferencia resulta más rápido que los métodos previos.
La segunda estrategia implica modificar el ambiente mismo para aumentar los tiempos de decoherencia. El equipo trabaja actualmente con investigadores del Laboratorio Federal Suizo para Ciencia y Tecnología de Materiales en el diseño de estructuras moleculares que sostengan a los átomos en lugar de depositarlos directamente sobre la superficie de óxido de magnesio.
El proyecto de colaboración con el laboratorio suizo recibió financiamiento de 25.000 dólares para el año 2026 a través de un programa de la Universidad de St. Gallen. El proyecto se titula «Arquitecturas híbridas moleculares-atómicas para control de bits cuánticos atómicos escalables».
«El proyecto de colaboración con el laboratorio suizo recibió financiamiento de 25.000 dólares para el año 2026….»
El grupo experimental está dirigido por la doctora Yujeong Bae e incluye a Stepan Kovarik. El grupo teórico del IMIT-FaCENA está dirigido por el doctor Alejandro Ferrón e incluye al doctor Sergio Gómez, la licenciada Estefanía Rus y el doctor Omar Osenda.
En los próximos meses, ambos equipos trabajarán en el análisis y construcción de sistemas de bits cuánticos atómicos protegidos por estas estructuras moleculares.