La Real Sociedad Española de Física le otorgó el Premio al Investigador Joven en Física Teórica. José Luis Lado Villanueva (Ourense, 1989) es profesor de Física Aplicada en la Universidad de Aalto, en Finlandia, e investigador que trabaja sobre materiales extraordinariamente avanzados, como el grafeno, cuyo grosor es de unos pocos átomos. Hablamos del terreno de la física cuántica que tiene aplicaciones prácticas con materiales que por sus características bordean el terreno de la ciencia ficción.
- ¿Qué le atrajo de la física para dedicarse de lleno a ello?
- Una de las cosas que me atrajo de la Física fue la posibilidad de tener técnicas que te permiten conocer cómo funcionan diferentes aspectos de la naturaleza. Y ya durante la carrera y el máster me especialicé en la física de materiales cuánticos, con la idea de utilizar todas estas ideas de mecánica cuántica para crear materiales que tienen propiedades que son cuánticas, pero a nivel macroscópico. Es un tema que me resultó muy atractivo porque cuando estás en el instituto piensas que la física cuántica solo es importante a nivel atómico y que no tiene ningún impacto a nivel macroscópico, pero luego al hacer la carrera y el máster aprendí que puedes utilizar ciertos trucos y ciertas técnicas para traer fenómenos cuánticos al mundo macroscópico y eso es algo que me pareció extremadamente excitante.
- ¿Habla de trasladar al mundo real esas propiedades cuánticas?
- Sí. Actualmente hay técnicas que permiten crear estos materiales que muestran más y más propiedades cuánticas. La comunidad científica está descubriendo muchos efectos nuevos, las técnicas se están haciendo cada vez mejores y eso promueve que los teóricos también puedan trabajar sobre ideas más exóticas que permita crear efectos cuánticos todavía más raros, aplicados al mundo real.
- Entre las aplicaciones de esos estudios se encuentra la creación de materiales, como el grafeno, sobre el que ha trabajado ampliamente. ¿qué tiene de revolucionario el grafeno?
- Desde mi doctorado he estado trabajando en el grafeno, tanto a nivel teórico como en experimentos. Y la mayor parte de los experimentos se realizan a temperaturas extremadamente bajas. Y el grafeno a temperaturas muy bajas es uno de los materiales más fantásticos y exóticos que tenemos porque es muy fácil ver cómo se desarrollan fenómenos cuánticos. En tecnología cuántica, el grafeno y otros materiales bidimensionales son mucho mejores que otros tridimensionales que teníamos hasta ahora.
- ¿Qué significa eso de materiales bidimensionales?, ¿no tienen volumen?
- Son materiales cuyas láminas tienen el grosor de un átomo o unos pocos átomos. El grafeno fue el primero que se estudió y el primero que se obtuvo experimentalmente y es el más popular, pero desde entonces hay otros muchos materiales bidimensionales. Sistemas magnéticos, superconductores y semiconductores y han supuesto una auténtica revolución en el campo de los materiales cuánticos.
- Otra de las revoluciones de su campo son los ordenadores cuánticos ¿por qué son tan importantes y en qué situación se encuentran actualmente?
- La idea de los ordenadores cuánticos es que permiten implementar un cierto tipo de algoritmos que no podemos implementar en los ordenadores clásicos. Una vez que tengamos un ordenador cuántico que sea de suficiente calidad permitiría resolver problemas que, con un ordenador clásico, por muy grande que fuese, resultaría imposible. Una de las mayores limitaciones que hay es que los ordenadores cuánticos tienen unas entidades individuales que se llaman cubits y estos cubits no son todo lo perfectos que se necesitaría para tener un resultado perfecto. Uno podría poner más y más cubits en un ordenador cuántico y cuantos más pusiera sería menos perfecto. En la práctica es imposible hacer los cubits perfectos.
- ¿Y entonces?
- Una de las alternativas es la creación de un ordenador cuántico topológico. Su principal característica es que sus cubits son perfectos porque están protegidos por una propiedad matemática. Son los cubits topológicos. Tan pronto como sea posible crear cubits topológicos se podría crear un ordenador cuántico perfecto y tan grande como se quisiese. El problema es que todavía no hay cubits topológicos. Es el problema más importante que tiene que resolver la física de materiales cuánticos.
-¿Qué significa topológico?
- Imagínate la rueda de un coche. Lo bien que funcione va a depender de los detalles y características de la rueda. Si tiene defectos no va a funcionar bien. Esa idea de que cuanto más perfecto sea algo mejor va a funcionar, también se aplica a nivel cuántico. Pero hay propiedades cuánticas que no dependen de los detalles. Son las que se llaman topológicas. Si tú tienes un material con una propiedad topológica le puedes añadir defectos, deformaciones que se va a comportar igual que si fuese perfecto y eso desde el punto de vista de las aplicaciones es una idea extremadamente atractiva. Ya no es necesario que el material sea perfecto si tiene una propiedad topológica.
- ¿Qué podemos esperar de esta tecnología cuántica?
- Estamos entrando en la era en la que podremos explotar los fenómenos cuánticos para la tecnología. Durante siglos la humanidad ha creado dispositivos a partir de materiales que existían en la naturaleza. La idea ahora es diseñar materiales artificiales con las propiedades que tú quieres. Sabemos que no existen en la naturaleza, pero también se sabe qué hay que hacer para crearlo en el laboratorio. La física de la materia condensada y de los materiales cuánticos es un área extremadamente interdisciplinar.
- ¿En qué situación esta la transferencia de esa investigación a la tecnología y la industria?
- La respuesta depende de la tecnología cuántica en la que uno esté pensando. La que está más cerca porque ya ha dado resultados es la que se refiere a los dispositivos cuánticos, que utilizan fenómenos cuánticos para crear detectores mucho más precisos que los convencionales. Esto se aplica en biología, medicina y en muchas otras áreas. Lo siguiente, los ordenadores cuánticos, aunque resulta difícil hablar de plazos y los materiales cuánticos que son los que hacen posibles todas estas tecnologías. En Finlandia hay una gran apuesta en términos de inversión tanto en investigación como en formación en tecnologías cuánticas. Hace diez, veinte años era materia de investigación pero se quedaba ahí. Ahora sí hay transferencia tecnológica de la investigación a la industria.
- ¿Mantiene su contacto con Ourense?
- Por supuesto. Suelo ir al menos un par de veces al año y siempre que tengo que ir a España a dar alguna charla aprovecho para visitar a mi familia.
