Pol Forn-Díaz: "Soy de los pocos investigadores en el mundo que investigan con los chips cuánticos premiados en los Nobel"

La primera vez que Pol Forn-Díaz oyó hablar de información cuántica fue en un curso de verano en medio del Pirineo aragonés. No hacía mucho que había terminado la carrera y se quedó totalmente fascinado al oír Antonio Acín, un físico teórico del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), hablando de información cuántica. Poco después, al iniciar el doctorado en los Países Bajos, conoció a grupos de investigación que aplicaban la superconductividad, otro tema que le interesaba, para información cuántica. Fue una revelación que le empujó a dar "un salto al vacío" ya lanzarse a investigar en este ámbito totalmente nuevo.

Dos décadas más tarde, este físico lidera el grupo de tecnología de computación cuántica en el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE), dedicado a desarrollar circuitos cuánticos superconductores, una de las tecnologías más prometedoras para construir estas tecnologías. Es cofundador y director de tecnología de Qilimanjaro Quantum Tech, empresa pionera en Europa que trabaja para construir ordenadores cuánticos comerciales.

El grupo de investigación de Forn-Díaz es el único en España y uno de los pocos en el mundo que realizan una investigación basada en la física premiada en los Nobel por desarrollar chips cuánticos para los ordenadores cuánticos.

¿Qué tiene que ver su investigación con el premio Nobel de Física?

— Este año se ha premiado la demostración de que los circuitos eléctricos también obedecen a las leyes de la física cuántica. La teoría cuántica se hizo para describir el mundo microscópico, pero los tres físicos galardonados demostraron que también existía física cuántica en los circuitos eléctricos y que los efectos se podían observar, porque se manifiestan a escala macroscópica. Y combinaron el efecto túnel –que es lo que hace posible que si tomas dos superconductores y los acercas mucho, pero dejando una separación, la corriente eléctrica pase por ese vacío– con los circuitos eléctricos para demostrar que la física que describía el circuito era la cuántica.

El embrión de los bits cuánticos, fundamentales para construir los ordenadores cuánticos.

— Así es, los experimentos que realizaron en los años 80 eran una versión primitiva. Una vez tienes los circuitos superconductores puedes plantearte cómo utilizarlos, controlarlos, manipularlos, leerlos de forma eficiente. Y cuando lo consigues, dispones de bits cuánticos. Y es lo que hacemos nosotros: diseñamos, fabricamos y medimos circuitos cuánticos superconductores. Somos el único grupo de investigación en España y de los pocos en el mundo que estamos haciendo experimentos con estos circuitos. Realmente, somos un caso especial.

¿Qué tipos de experimentos?

— En el IFAE hacemos investigación básica de la física de los circuitos cuánticos superconductores. Y hemos iniciado recientemente una nueva línea de investigación en la que estamos explorando cómo utilizar bits cuánticos para detectar campos magnéticos, vibraciones, radiación e, incluso, la radiación cósmica del fondo de microondas procedente del Big Bang. De hecho, estoy implicado en un proyecto europeo para detectar la materia oscura, que no sabemos ni de qué está formada.

¿Cómo fabrica esta tecnología?

— Empezamos a tener madurez para desarrollar bits cuánticos hechos 100% en Cataluña y que funcionen. Utilizamos las salas blancas [un laboratorio del que se han extraído todas las partículas de polvo que hay en el aire] del campus de Bellaterra, las que hay en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CCNM), en el CSIC y en el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2). El ICFO también dispone de una, y en el IFAE contamos con la máquina donde evaporamos el metal para depositarlo en los circuitos con total precisión, nanómetros a nanómetros, hasta obtener el grosor que queremos.

¿Qué metal se utiliza?

— Aluminio, el mismo material que utilizaron los investigadores del Nobel para realizar sus experimentos. Y los ordenadores cuánticos de Google y de IBM también están fabricados con ese metal. Y utilizamos refrigeración criogénica para mantener los circuitos a baja temperatura, y para su control utilizamos señales que están en el rango de las microondas, con bajas potencias.

Investigó en dos instituciones muy prestigiosas, el Instituto Tecnológico de California (Caltech) y el Instituto de Computación Cuántica de la Universidad de Waterloo, en Canadá. ¿Por qué regresó a Cataluña?

— Cuando empecé el doctorado, en el 2005, hacía sólo cinco años que se había realizado el primer experimento con un circuito superconductor donde se demostraba un control del estado cuántico. Se investigaba entonces si controlando bien este circuito se podría utilizar como bits cuánticos de un ordenador cuántico. Sin embargo, no se sabía con qué materiales, y los circuitos superconductores cuánticos aparecieron como posibles candidatos a finales de los 90. Cuando acabé el doctorado, todavía estaba todo en un ambiente muy académico. Pero todo cambia cuando en el 2011 la empresa americana IBM decidió apostar por desarrollar un ordenador cuántico con estos circuitos. Esto propició que se empezara a desarrollar la industria cuántica para hacer los superconductores. Y en 2017 decido volver a Catalunya para construir el primer laboratorio de computación cuántica de España y en ese momento del Mediterráneo.

Lo montó en el Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS), en Barcelona.

— Era el centro que empezó a mostrar interés por la computación cuántica. Estuve trabajando para desarrollar el primer bit cuántico, que medimos en el ICN2. También empecé a colaborar con José Ignacio Latorre y Artur Garcia, dos expertos en algoritmos cuánticos, y juntos fundamos un spin-off del BSC, la Universidad de Barcelona y el IFAE, Qiimanjaro, que ahora tiene ya 70 personas. El mismo día de abril de 2019 que arrancaba la empresa, entraba como investigador en el IFAE.

¿Conoce a los investigadores premiados con el Nobel?

— He visitado el laboratorio de los tres y tengo compañeros que han trabajado directamente en él. Aunque el Nobel los haya transformado en personajes públicos, son investigadores como nosotros.