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Estudiante de doctorado concluye con éxito estancia en el MIT

Hace algunos días, Daniel Rocha Aguilera, estudiante del doctorado en Electrónica del INAOE, concluyó con éxito una estancia de un año en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), ubicado en Cambridge, Massachusetts.

En el MIT, Daniel estuvo investigando procesos y nanomateriales avanzados para desarrollar qubits superconductores, bajo la co-supervisión de uno de los expertos mundiales en el área, el Prof. William Oliver. Actualmente continúa desarrollando su trabajo doctoral asesorado por el doctor Joel Molina, investigador de la Coordinación de Electrónica del INAOE.

En entrevista, Daniel comenta que su estancia fue una experiencia de mucho aprendizaje en todos los niveles, tanto personal como académico y profesional: “Fue una experiencia de muchísimo aprendizaje llegar a una de las instituciones líderes en ingeniería y desarrollo tecnológico a nivel mundial, y colaborar dentro de uno de los grupos líderes en el desarrollo de dispositivos para computación cuántica basada en materiales superconductores. Realmente tuve la oportunidad de aprender de algunos de los expertos mundiales en la materia, colaborar en proyectos muy interesantes que van a ayudar a mejorar esta tecnología y a romper algunas de las barreras y limitantes que actualmente tiene esta tecnología. Estoy muy satisfecho por los aprendizajes y por conocer lugares y personas muy valiosas”.

Explica que el trabajo que realizó a lo largo de su estancia está vinculado a su tesis doctoral: “Estamos tratando en el INAOE de empezar a desarrollar dispositivos que se puedan utilizar en el ámbito de la computación cuántica utilizando materiales superconductores”.

Agrega que la computación cuántica es un paradigma alternativo, una manera nueva de hacer computación que promete tener la capacidad de resolver algunos problemas que las computadoras modernas no son capaces de resolver.

“Estas computadoras cuánticas pueden realizar algunos algoritmos que por su naturaleza, por las propiedades de los sistemas cuánticos, pueden ser muy eficientes para ciertos tipos de cálculos que tiene aplicaciones en muchas áreas tanto científicas como también de desarrollo tecnológico, para el desarrollo de fármacos, cuestiones de química computacional, problemas de optimización y logística, en áreas comerciales, económicas, bancarias, etcétera. Es una tecnología muy popular en la actualidad. Muchos países, principalmente desarrollados, están dedicando una gran cantidad de recursos a investigar y desarrollar esta tecnología con la esperanza de que en un futuro cercano pueda ser útil para resolver problemas del mundo real”, subraya.

Puntualiza que ya existen computadoras cuánticas accesibles a grandes compañías como IBM, Google y Amazon, que ya ofrecen servicios a individuos y empresas.

“Sin embargo, el uso que se le puede dar aún es limitado comparado con lo que se prevé teóricamente que sea capaz de hacer, se espera que pueda resolver problemas mucho más relevantes que los que puede resolver en este momento pero para eso hay que desarrollar la tecnología para superar algunas de las limitaciones que tiene”, expresa Daniel.

Añade que hay investigadores que tratan de superar estas limitantes a partir del desarrollo de arquitecturas de circuitos más avanzadas, y hay otros, como él mismo y sus asesores, que buscan mejorar los circuitos de los procesadores cuánticos disminuyendo las pérdidas asociadas a los materiales utilizados en su fabricación.

Daniel Rocha abunda: “El trabajo que estuve realizando en mi estancia justamente fue incorporar un material nuevo que la comunidad ha estado explorando desde hace unos cuatro o cinco años para sustituir los materiales que se utilizan en la fabricación de circuitos: el tántalo o tantalio (Ta), que es un metal refractario superconductor, muy resistente al procesamiento con soluciones químicas o con tratamientos térmicos y además tiene un óxido superficial con unas propiedades que son deseables para este tipo de circuitos. Gracias a esto, este material ha sido utilizado para reportar algunos de los bits cuánticos superconductores, que son la unidad más básica de estos circuitos con el mejor desempeño obtenido hasta el momento. En el grupo en el que estuve trabajando en el MIT, ya tienen un proceso de fabricación desarrollado y establecido utilizando otros materiales como aluminio y niobio, que también son superconductores, y lo que hicimos fue tratar de reemplazar estos materiales por el tantalio para ver si podemos incrementar el desempeño de estos dispositivos y los resultados que hemos obtenido hasta este momento han sido bastante prometedores”.

Daniel comenta que trabajó en el laboratorio MIT.nano, donde se fabricaron dispositivos. Las mediciones se realizaron en el Laboratorio de Investigaciones en Electrónica del MIT: “Todavía tenemos que trabajar con los resultados, la colaboración con ellos continúa, quedaron algunas muestras pendientes por medir y otras que se están fabricando todavía allá, y falta la medición y el análisis de los datos y esperamos que salga una publicación interesante pronto”.

Para concluir, Daniel Rocha comenta que la experiencia en el MIT le dejó muchos aprendizajes en lo personal, en lo académico y en lo profesional: “Es interesante ver cómo se hace ciencia en un lugar como el MIT con una gran capacidad en cuanto a financiamiento e infraestructura. También fue muy interesante ver la motivación que tienen las personas allá, se está compitiendo entre los grupos que están al frente de la carrera para el desarrollo de estas tecnologías. Hay que estar al pendiente de lo que se publica en otros grupos, a ver si no se roban una idea o se adelantan a lo que estamos tratando de desarrollar. La gente con la que tuve la oportunidad de trabajar siempre estuvo muy abierta a compartir sus conocimientos, su expertise, a enseñarme a trabajar con los equipos en los laboratorios, a hacer las mediciones y compartir su conocimiento y esta es una de las cosas más agradables”.

Por su parte, el Dr. Joel Molina destaca que en este trabajo hay muchas personas involucradas: “Son muchas las personas involucradas desde México, en particular quiero agradecer al doctor Daniel Ferrusca, del Laboratorio de Instrumentación Astronómica de Ondas Milimétricas que tenemos aquí en el INAOE, por su constante apoyo en garantizar acceso a crióstatos indispensables para realizar mediciones a muy bajas temperaturas y también a la doctora Gabriela Méndez Jerónimo, colaboradora de CICESE y quien prácticamente nos enseñó a diseñar, simular y medir estructuras integradas específicas de radiofrecuencia que son parte fundamental de esta tecnología de cómputo cuántico. Y hay más personas: están todos los técnicos del Laboratorio de Microelectrónica y los del LIMEMS. Si bien Daniel ha estado involucrado en una estancia importante no solo para esta temática en particular sino para el país en general porque estamos muy retrasados en esta tecnología específica, sí hemos requerido el apoyo constante de muchas personas dentro y fuera de INAOE, lo que evidencia la naturaleza interdisciplinaria de esta tecnología cuántica. Yo creo que este esfuerzo en conjunto ha demostrado que es posible tener a nuestros mejores estudiantes en las mejores instituciones científicas del mundo, y esto también pone a México en el mapa de la tecnología cuántica avanzada, lo cual nos permitirá contar con plataformas cuánticas experimentales que se retroalimenten de los estudios teóricos que ya existen y permitan acelerar esta tecnología en los siguientes años. Creo que es importante que el reconocimiento llegue también a todas estas personas, y todas las demás que estén interesadas son bienvenidas, necesitamos más estudiantes que se interesen en el desarrollo de esta plataforma de cómputo cuántico porque en los próximos 10 años, la electrónica integrada convencional ya no va a dar más de lo que ya está dando en este momento pues estamos realmente en los límites del escalamiento en las dimensiones de los transistores avanzados. Es importante mencionar que la tecnología cuántica no va a reemplazar abruptamente al cómputo clásico ya que seguramente tendremos plataformas híbridas, pero en algún momento, el cómputo clásico será secundario al cómputo cuántico, y desde ahora tenemos que ir aprendiendo a explotar y manipular los fenómenos cuánticos que se generan en los materiales de estado sólido a escalas nanométricas y de átomos individuales. Estamos muy contentos de que Daniel esté de vuelta con nosotros, todavía le queda un poco de tiempo para terminar su doctorado y creo que ésta es una oportunidad muy buena para fortalecer esa soberanía tecnológica que México requiere y qué mejor que hacerlo desde un campo tan pertinente y con alto valor tecnológico como este”.

Para concluir, destaca: “Esto debe ser una motivación muy buena no sólo para los estudiantes sino también para que los profesores vean que nuestra capacitación en los diferentes laboratorios y cursos en las aulas valen la pena. El INAOE así demuestra que tiene la capacidad para llevar a nuestros mejores estudiantes a contribuir con estudios avanzados en las mejores instituciones académicas del mundo”.