Circuitos cuánticos: el Premio Nobel de Física 2025 destaca un campo en el que trabaja la CNEA

La Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) desarrolla en Bariloche un procesador cuántico basado en circuitos superconductores, un área que acaba de ser reconocida con el Premio Nobel de Física 2025.

En la Argentina, el Centro Atómico Bariloche de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), organismo dependiente de la Jefatura de Gabinete de Ministros, lidera una línea de investigación para desarrollar un procesador cuántico basado en circuitos superconductores. Este campo, en el que la institución trabaja desde hace más de una década, acaba de ser puesto en el centro de la escena científica por el Premio Nobel de Física 2025.

La Real Academia Sueca reconoció a los científicos John Clarke (Reino Unido), Michel H. Devoret (Francia) y John M. Martinis (Estados Unidos) “por el descubrimiento de la tunelización mecánica cuántica macroscópica y la cuantificación de la energía en un circuito eléctrico”, bases fundamentales del desarrollo de los circuitos cuánticos.

El Premio Nobel de Física 2025 reconoce un hito en la historia de la ciencia: la primera demostración experimental de la naturaleza cuántica de un circuito eléctrico, que dio origen a una revolución tecnológica que aún está en curso. El trabajo de Clarke, Devoret y Martinis fue clave para el surgimiento de los circuitos cuánticos superconductores.

En la CNEA, el trabajo en esta área comenzó hace más de una década en el Grupo de Teoría de la Materia Condensada del Centro Atómico Bariloche, con el modelado teórico de qubits superconductores por parte de los doctores María José Sánchez y Daniel Domínguez, quien hoy ocupa el cargo de gerente de Física de la institución.

Actualmente, en el Centro Atómico Bariloche, un grupo liderado por el doctor Leandro Tosi, investigador del CONICET y especialista en circuitos cuánticos, se encuentra desarrollando un procesador cuántico experimental basado en qubits superconductores tipo fluxonium.

“El trabajo de Devoret, Clarke y Martinis fue pionero. Idearon un experimento que permitió observar niveles de energía discretos en un circuito eléctrico y demostrar la manipulación cuántica coherente de esos grados de libertad. Esto dio nacimiento al campo de los circuitos cuánticos, y con ello a tecnologías como sensores, detectores, amplificadores y computadoras cuánticas”, explica Tosi, quien colabora con el grupo Quantronics de Francia, que Devoret fundó junto a Daniel Esteve y Cristian Urbina.

Según detalla Tosi, los científicos premiados utilizaron circuitos superconductores con junturas Josephson como componentes principales, permitiendo que los niveles de energía se comportaran como los de un “átomo artificial”. Esta arquitectura posibilitó una demostración sin precedentes: observar el tunelamiento de una función de onda macroscópica entre distintos estados, del mismo modo en que un electrón puede atravesar una barrera de potencial en la mecánica cuántica.

“Demostrar que un circuito superconductor se comporta como un átomo artificial abrió la puerta a muchísimos experimentos de mecánica cuántica en una plataforma extremadamente controlable. Hoy se estudian muchas arquitecturas de circuitos; nosotros en Bariloche estudiamos por ejemplo circuitos cuánticos híbridos que integran superconductores con semiconductores, lo cual es muy prometedor.”

El desarrollo de un procesador cuántico argentino

El Grupo de Circuitos Cuánticos Bariloche, que forma parte de la Gerencia de Área de Investigación, Desarrollo e Innovación de la CNEA y es conducido por Tosi, se encuentra abocado al desarrollo de un procesador cuántico basado en qubits tipo fluxonium, una arquitectura que ofrece ventajas como mayor tiempo de coherencia, mayor velocidad de operación y buena escalabilidad.

“Contamos con un prototipo y próximamente realizaremos las primeras mediciones. Estamos construyendo un equipo de trabajo excelente, con estudiantes muy motivados y de alto nivel”, destaca Tosi.

Los experimentos se realizan en condiciones extremas: los circuitos superconductores deben operar a temperaturas cercanas al cero absoluto. Para eso, el grupo utiliza un criostato de dilución capaz de enfriar hasta 0,025 Kelvin. Estas condiciones permiten que los estados cuánticos se mantengan durante milisegundos, tiempo suficiente para realizar operaciones lógicas cuánticas antes de que la información se degrade por decoherencia.

“El hecho de que el Nobel haya reconocido a los pioneros en nuestro campo es una alegría para el área, y habla del impacto científico y tecnológico de los circuitos cuánticos”, concluye Tosi