Dos aragoneses investigan sobre tecnologías cuánticas, magnetismo y sistemas de información

La ciencia vive en tensión permanente para desarrollar nuevas tecnologías que satisfagan a una sociedad en constante evolución cuya demanda de información no deja de aumentar. Ese es el desafío al que tratan de responder los aragoneses Amalio Fernández-Pacheco y María José Martínez-Pérez,  investigadores del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), que han obtenido 4,4 millones de euros procedentes del Consejo Europeo de Investigación (ERC) para desarrollar sus respectivos proyectos de investigación.    

En este momento, es tal la cantidad de datos generados y acumulados,que su almacenamiento en dos dimensiones puede llegar a ser insostenible, tanto por capacidad de los dispositivos como por los recursos energéticos que a ella dedica la industria de la comunicación. Que supondrán el 20% del consumo total en 2025, según apuntan los expertos del Instituto. 

Y en este campo es en el que avanzará el ‘3DNANOMAG’ de Amalio Fernández-Pacheco gracias a la concesión de una ayuda ‘Consolidator Grant’. Con una dotación de 2,6 millones de euros y un plan de desarrollo a cinco años, su proyecto profundizará en la investigación de nuevos sistemas magnéticos a nanoescala (un nanómetro equivale a la millonésima parte de un milímetro). Su objetivo es lograr que estos sistemas, fundamento de internet y la nube, sean tridimensionales. 

“Eso nos permitiría tener unas densidades de almacenamiento mucho mayores que las actuales”, explica el investigador aragonés. 

Un logro, que según abunda el científico del INMA, vendría acompañado de nuevas funcionalidades para hacer esos sistemas “mucho mejores energéticamente” gracias a la sustitución de los semiconductores por tecnologías magnéticas, similares en términos de funcionalidad, pero que no requerirían el suministro continuo de energía. Ese ahorro, no obstante, podría incurrir, según advierte, en la conocida como Paradoja de Jevons, por la que un aumento de la eficiencia disminuye el consumo en un primer momento, pero lo incrementa a la larga por un mayor uso.   

Su equipo maneja impresoras 3D a la nanoescala, capaces de escribir en imanes con materiales entre mil y diez mil veces más pequeños que una impresora 3D normal.  “Esa es la belleza de la nanotecnología, que debes crear estructuras extremadamente pequeñas y para eso necesitas herramientas de fabricación y medida muy sofisticadas”, destaca. 

Un trabajo en el que, tal y como recuerda Fernández-Pacheco, el gigante IBM se quedó en el camino con aquel ‘racetrack memory’ de hace unos 15 años. “Mi grupo es uno de los mejores del mundo en este tipo de impresión a la nanoescala. Por eso podemos estudiar por primera vez este tipo de sistemas y por eso nos han dado la financiación, porque hay un bagaje previo muy fuerte”, resalta. 

Con una robusta trayectoria en el extranjero (Imperial College de Londres, Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge y, por último, Universidad de Glasgow, donde ha sido investigador principal durante los últimos siete años), el investigador zaragozano asegura contar con una “muy buena” red de colaboradores internacionales, y alaba la apuesta y las instalaciones dispuestas por el INMA, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza. 

Sin embargo, no opina lo mismo acerca del funcionamiento del sistema investigador español. “Los investigadores son excelentes, pero en mi corta experiencia tras mi vuelta a Zaragoza, veo que hay muchísimas trabas por parte de la Administración. El sistema requiere una remodelación para ser más competitivo y más similar a como funciona en otros sitios”, considera.

Una opinión compartida por la también investigadora aragonesa de la Fundación Araid en el INMA, María José Martínez-Perez, que ha logrado del mismo organismo europeo una ayuda ‘Starting Grant’ por valor de 1,8 millones de euros para desarrollar su proyecto durante el próximo lustro. “La burocracia española es horrible y supone un desgaste tremendo. Nos enfrentamos a una serie de barreras y de trámites terribles y contamos con poca ayuda de gestión”, opina. 

De hecho, cuenta que la primera decisión que tomó tras recibir la subvención fue contratar una gestora. "Este dinero europeo sí permite contratar gestores, algo que es muy necesario, me quita mucha carga burocrática", admite.

Y es que para Martínez-Pérez, el tiempo es oro, un oro que debe dedicar a la investigación. Tiene tres hijos pequeños, dos mellizos de tres años y un bebé de ocho meses. Un "percal" como ella define, que complica mucho su carrera porque, tras haber completado tres años de postdoctorado en el laboratorio NEST de Pisa (Italia) y otros tres en la Universidad de Tübingen (Alemania), ahora le resulta "casi completamente imposible" viajar.

Aunque ello no compromete para nada su proyecto ‘QFaST’, con el que pretende estudiar una serie de excitaciones magnéticas desde un punto de vista cuántico. Esto es, analizar los fenómenos de la ciencia espintrónica, que explota el momento magnético del electrón, desde un contexto de aplicaciones de tecnologías cuánticas.  

Sus propósitos principales son demostrar la existencia de fluctuaciones de punto cero en materiales magnéticos y explorar aplicaciones más útiles para la sociedad como la manipulación de información cuántica y la detección o ‘sensado’.

“Las tecnologías cuánticas casi siempre han sido utilizadas con materiales superconductores y hay pocos grupos que se dedican a investigar la posibilidad de utilizar materiales magnéticos para centralizar estas tareas”, explica. 

Una aplicación que, según destaca, facilitaría trabajar a escalas de tamaño más reducidas, lo que permitiría fabricar chips muchísimo más pequeños que los actuales, además de abrir nuevas posibilidades a la exploración de nuevos cúbits (los bits cuánticos), más difíciles de detectar, y de sus aplicaciones como sensores de astropartículas. 

Investigaciones cuánticas en beneficio de la sociedad 

La investigadora oscense ilustra sobre el mundo de posibilidades que ofrece la mecánica cuántica en su empeño por entender cómo funcionan los materiales conductores de la electricidad. La superación también de las “ineficientes” simulaciones realizadas mediante algoritmos o computadores clásicos y el diseño de un simulador cuántico lleno de elementos que imiten los átomos de un material.  “Con ese simulador yo tengo parámetros de control, y puedo alterar la temperatura o la presión”, pone como ejemplo. 

Una herramienta que, según advierte, abre las puertas a un mundo de aplicaciones "espectacular" para la sociedad. 

"Podríamos simular el comportamiento de proteínas, diseñar medicamentos a la carta sin tener que hacer miles de test con compuestos reales, elaborar fertilizantes ahorrando el montón de energía que ahora mismo requiere su síntesis y encontrar nuevos materiales que condujeran mejor la electricidad sin pérdidas materiales para las baterías”, enumera. 

A este listado también añade la simulación en un “teatro cuántico” de las condiciones que se pueden dar en un agujero negro y el desarrollo de sensores “extremadamente sensibles”, lo que permitiría sustituir los actuales sistemas GPS, medios de localización dependientes de satélites que, como recuerda, “no son del todo viables porque pertenecen a naciones y dependen de los condicionantes geopolíticos”.