«La computación cuántica permitirá simular procesos de la naturaleza de forma más realista»

Nacho Pascual (Madrid, 1968) atiende a NAIZ poco después de conocerse que el Consejo Europeo de Investigación le ha concedido uno de sus prestigiosos ERC Advanced Grants, que sitúa a este profesor de Ikerbasque en la vanguardia de la investigación científica europea.

El Consejo Europeo de Investigación (ERC, por sus siglas en inglés) ha concedido al Profesor de Investigación Ikerbasque en CIC nanoGUNE Nacho Pascual uno de sus prestigiosos ERC Advanced Grants, que le permitirá llevar a cabo el proyecto CONSPIRA (Coherent control of spin chains in Graphene nanostructures), que se enmarca dentro del campo de las tecnologías cuánticas de segunda generación, y que pretende estudiar y desarrollar nuevos materiales moleculares.

La ayuda europea, de tres millones de euros, se destinará principalmente a la adquisición de equipamiento de última generación, así como a la contratación de personal investigador para formar el equipo de trabajo específico de esta nueva línea de investigación, cuya contribución al futuro de la computación cuántica esperan que sea notable.

Ha recibido una ERC Advanced Grant para desarrollar el proyecto CONSPIRA. ¿En qué consiste el proyecto?

El proyecto CONSPIRA propone una estrategia para poder escribir información cuántica y manipularla a escala atómica. La idea es, primero diseñar y fabricar, con precisión atómica, nanoestructuras de grafeno en las que posicionamos átomos distintivos en ciertas posiciones predefinidas. Esto lo haremos ensamblando los nanografenos con moléculas orgánicas, como si fuera un LEGO molecular, una técnica en la que hemos estado trabajando los últimos años con grupos de nuestro entorno. El proyecto plantea, a continuación, explorar el magnetismo de esos átomos distintivos utilizando un Microscopio de Efecto Túnel, que nos permite acceder y detectar un átomo en particular, y utilizar fotones microondas para modificar el estado cuántico de esos átomos. Esperamos demostrar que es posible utilizar una cadena de átomos para poder codificar una operación cuántica modelo.  
 
¿Es un proyecto de largo recorrido?

Sí, el proyecto dura cinco años, que son esenciales dado la novedad de la propuesta. Los proyectos ERC Advanced Grants son muy interesantes porque financian investigación fundamental, no orientada. Nos ayudan a enfocar nuestro trabajo hacia un objetivo con tiempo y sin interferencias. Financian investigación que signifique un salto cualitativo, que no sea continuista, sino que sea rupturista. Tiene que ser una idea muy ambiciosa, un proyecto muy atractivo desde el punto de vista de lo que aportará al conocimiento. Es, sobre todo, muy científico.

Agradecerán que se financie la investigación básica, no orientada a resultados inmediatos...

Sí, en efecto. De hecho, este tipo de proyectos del consejo europeo ERC (European Research Council) representan una apuesta por la investigación básica, que es esencial para generar las bases de la tecnología del futuro. Existen otras ofertas de financiación europeas y estatales dirigidas a resolver retos de la sociedad, de más corto alcance, donde la investigación tiene enfoques más tecnológico y que es la base del avance de nuestra sociedad. Sin embargo, la unión europea detectó que era esencial apoyar también la investigación básica, para no quedarse estancados. Esta apuesta, que llaman Blue Sky Science, fomenta la investigación de calidad que no tenga aplicación evidente a corto alcance.  

Desde CIC nanoGUNE han destacado la aportación que puede hacer esta investigación a la computación cuántica. A grandes rasgos, ¿cuál es la diferencia entre la computación cuántica y la clásica?

En la computación clásica, la digital, procesamos todo en nuestro entorno utilizando a unos y ceros. Eso significa que tenemos que hacer un gran esfuerzo de aproximación y computación para reproducir la realidad, porque las cosas no son unos y ceros, sino mucho más complejas. Los colores, por ejemplo, describimos su diversidad con una serie de unos y ceros, y así pasa con toda la información que manejamos. Eso conlleva importantes limitaciones para reproducir procesos complejos de la naturaleza; la computación se ralentiza mucho cuando lo que estudiamos es más grande y se utiliza, además, mucha energía, pues es necesario trillones de operaciones para tareas de computación normales. Con la computación cuántica se sustituyen estos unos y ceros por una unidad lógica que puede tomar uno, cero y todos los valores que hay entre los dos. Esto permite, para empezar, simular sistemas y procesos que se asemejan mucho más a la naturaleza, de una manera mucho más realista.

«La computación digital ha avanzado mucho, pero estamos llegando a un límite natural; los dispositivos de computación digital ya han alcanzado casi la escala atómica, y a partir de ahí los transistores dejan de funcionar como deben»

¿Y puede llegar a un punto más allá de lo que llega en este momento la computación digital o clásica?

De hecho, con lo que tenemos ya se ha llegado mucho más. Hay una ruptura con los paradigmas a los que ha llegado la computación digital. La computación digital ha avanzado mucho en las últimas décadas, pero estamos llegando a un límite natural; los dispositivos de computación digital ya han alcanzado casi la escala atómica, y a partir de ahí, los transistores, que son la base de la computación digital, dejan de funcionar como deben. Justo a estas escalas es cuando la física cuántica gobierna y, por tanto, la computación cuántica es, sin duda, el siguiente escalón lógico. Para avanzar en el nuevo paradigma cuántico es necesario combinar ciencia básica con ingeniería; desarrollar tecnologías alternativas, tanto de creación de materiales nuevos, de algoritmos que permitan realizar operaciones y minimizar errores de computación, como de comunicación de información cuántica. Hace falta mucha base todavía, y por ello los primeros ordenadores cuánticos, como el que produce IBM y se va a instalar dentro de poco en el campus de Gipuzkoa, son un punto de partida en esta transformación.

Las ERC Advanced Grants son del máximo reconocimiento a la excelencia científica en Europa. Supongo que más allá de la subvención económica que representa también es un motivo de satisfacción, ¿no?

Sí, sin duda. Como decía, para que te den un proyecto de ese tipo debes tener una idea buena e interesante, que sea muy rupturista, pero también tienes que demostrar que eres capaz de llevarla a cabo. Y eso se basa en la trayectoria de mi grupo de investigación y de mis colaboradores. En particular este proyecto surge tras más de una década de investigación donde hemos desarrollado la estrategia para sintetizar las estructuras de grafeno que son el punto de partida del proyecto ERC. Ha sido un trabajo de alto componente pluridisciplinar, colaborando con grupos de nuestro entorno, y financiado por proyectos estatales y europeos. Para mí es un orgullo y creo que también es un espaldarazo al trabajo que hemos hecho en los últimos diez años.

En febrero se conoció que Miguel Moreno Ugeda, que es investigador en el DIPC, ha recibido un ERC Consolidator Grant para estudiar la superconductividad en materiales de tipo Moiré basados en grafeno. Dos reconocimientos europeos tan seguidos parecen indicar que se está haciendo bien el trabajo de investigación científica en este país.

Estoy de acuerdo. Es un reconocimiento al trabajo que se hace desde todas las instancias. Tanto Miguel como yo somos de Madrid, donde nos hemos formado como investigadores, y hemos venido a Euskadi tras un periplo en el extranjero, atraídos por el potencial local, y por las posibilidades que nos ofrecen para desarrollar nuestra investigación. Los dos somos profesores Ikerbasque en centros de referencia, DIPC, CFM y CIC nanoGUNE, que han creado un ecosistema único donde prima la ciencia y la interacción científica.

En ambos casos se trabaja sobre grafeno, hay herramientas que pueden ser compartidas, como el microscopio de efecto túnel, ¿se podrían generar sinergias entre ambos proyectos, o son muy diferentes entre ellos?

La temática científica es diferente. Sinergias habrá, sin duda, porque con las técnicas que yo quiero desarrollar también se podrá estudiar los sistemas que Miguel está estudiando, y a la inversa. Los proyectos están enfocados en distintos aspectos cuánticos de la materia como son la superconductividad y el magnetismo. Sin embargo, los dos estamos en contacto continuamente, y de esta interacción, a veces simplemente tomando un café y compartiendo lo que hace cada uno, siempre surgen buenas ideas.