Las grandes potencias tecnológicas llevan años buscando cómo fabricar computadoras cuánticas que no solo funcionen en laboratorio, sino que puedan escalarse a dispositivos reales. En esa carrera, dominada por iones atrapados, superconductores y materiales exóticos, acaba de aparecer un candidato inesperado: diminutos cúmulos de oro capaces de comportarse como auténticos “superátomos” cuánticos.

Según lo publicado por SciTechDaily, investigadores de Penn State y Colorado State han demostrado que estos nanocúmulos replican propiedades fundamentales del espín electrónico, clave para cualquier sistema cuántico de alta precisión, con una ventaja crucial: se pueden producir en cantidades grandes y de forma controlada, algo que a día de hoy sigue siendo el mayor límite en la industria cuántica.

El descubrimiento llega justo cuando los laboratorios del mundo buscan alternativas a los sistemas basados en iones atrapados, puesto que este método es extremadamente preciso, pero difícil de ampliar a arquitecturas de mayor tamaño, lo que frena el salto de la computación cuántica a usos comerciales. Ahí es donde los “superátomos” de oro empiezan a sobresalir.

Qué aportan los nanocúmulos de oro a la carrera cuántica

El equipo comprobó que estos cúmulos protegidos por ligandos (moléculas que rodean el núcleo de oro) pueden imitar la estructura electrónica y la polarización de espín de los sistemas gaseosos más avanzados del momento. Incluso lograron identificar 19 estados de espín similares a los estados de Rydberg utilizados en las arquitecturas cuánticas de vanguardia.

Lo más sorprendente es su capacidad de ajuste químico ya que, cambiando los ligandos, los investigadores elevaron la polarización de espín desde un 7% hasta casi un 40%, valores comparables a materiales cuánticos bidimensionales mucho más complejos de sintetizar.

Este control abre la puerta a diseñar materiales cuánticos “a la carta”, algo prácticamente imposible con los métodos actuales, y lo hace desde un enfoque distinto al habitual: aquí, la química se vuelve protagonista en un campo dominado por físicos e ingenieros.

Una nueva vía en un momento clave para la computación cuántica

Con el sector inmerso en una expansión acelerada, desde los avances con qubits superconductores hasta las propuestas fotónicas, la idea de utilizar cúmulos de oro como bloques de construcción escalables ofrece una vía completamente nueva, y sobre todo, más viable para la producción a gran escala.

El equipo ya trabaja en cómo modificar las vibraciones de los ligandos para optimizar aún más el espín con un objetivo más que claro: crear materiales cuánticos ajustables que puedan soportar operaciones de larga duración sin que el entorno destruya la información.

Si estos resultados continúan avanzando, los superátomos de oro podrían convertirse en una de las claves para que la computación cuántica salga del laboratorio y entre, por fin, en la próxima generación de dispositivos.