Una investigación conjunta del ICMol con el INMA (Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón) en la que participa el grupo de Eugenio Coronado, ha demostrado una nueva forma de acoplar fuertemente qubits magnéticos —las unidades básicas de información cuántica— con excitaciones magnéticas llamadas magnones. El avance, publicado en la revista Newton, puede contribuir al desarrollo de futuras tecnologías cuánticas basadas en materiales sólidos de tamaño cada vez más reducido.

La investigación ha sido supervisada por María José Martínez-Pérez, David Zueco y Eugenio Coronado. La contribución del Instituto de Ciencia Molecular de la Universitat de València (ICMol) ha sido especialmente relevante en el ámbito de los materiales: Eugenio Coronado, junto con Samuel Mañas-Valero, Carla Boix-Constant e Iván Gómez-Muñoz, participó en la elección, síntesis e integración en dispositivos (cavidades) de los materiales magnéticos diseñados para el estudio.

En los ordenadores cuánticos y otras tecnologías emergentes, uno de los grandes desafíos es conseguir que los qubits puedan comunicarse entre sí de forma eficiente y controlada. Tradicionalmente, esta comunicación se ha realizado mediante fotones, las partículas asociadas a la luz. Sin embargo, cuando se trabaja con qubits de espín —basados en propiedades magnéticas de átomos o moléculas—, los fotones de microondas no se acoplan de forma eficaz.

El nuevo estudio propone una alternativa: utilizar magnones. Los magnones, también llamados ondas de espín, son excitaciones colectivas que aparecen en materiales magnéticos. De forma análoga a como una ola se propaga en el agua, los momentos magnéticos del material oscilan y se propagan a través del medio magnético. Al poder confinarse en espacios mucho más pequeños que los fotones, los magnones ofrecen una vía más prometedora para acoplarse fuertemente con los qubits de espín, lo que puede permitir  una comunicación más eficiente entre los qubits.

Para demostrarlo, el equipo combinó dos tipos de materiales. Por un lado, empleó CrSBr, un material formado por capas magnéticas. Por otro, utilizó GdW₁₀, una molécula magnética que puede comportarse como un qubit de espín. Al colocar el cristal molecular sobre el material magnético, los investigadores observaron que ambos sistemas no solo interactúan, sino que llegan al llamado régimen de acoplamiento fuerte, en el que intercambian energía de manera coherente.

Una de las claves del trabajo es que esta interacción puede controlarse de forma sencilla mediante un campo magnético externo. Al cambiar la orientación del campo, los investigadores modifican la quiralidad de los magnones, es decir, el sentido en el que precesa su excitación magnética. Este control permite activar o debilitar la interacción magnón-qubit sin necesidad de rediseñar el dispositivo, sino simplemente cambiando la orientación del campo aplicado.

El resultado supone la primera demostración experimental de una cavidad magnónica, una nueva plataforma cuántica en la que los magnones sustituyen a los fotones como mediadores de la interacción cuántica. Esta aproximación abre nuevas posibilidades para estudiar y controlar qubits de espín, que son interesantes porque pueden mantener la información cuántica durante tiempos largos, aunque hasta ahora ha sido difícil conectarlos eficazmente entre sí.

A largo plazo, esta estrategia podría contribuir al desarrollo de dispositivos cuánticos más compactos y eficientes, al diseño de nuevas formas de comunicación entre qubits magnéticos y al avance de tecnologías cuánticas basadas exclusivamente en materiales magnéticos. El trabajo también refuerza la línea de investigación del ICMol en materiales moleculares y magnéticos para tecnologías cuánticas, un ámbito en el que el grupo de Eugenio Coronado cuenta con una amplia trayectoria.

Referencia del artículo:

David García-Pons, Jorge Pérez-Bailón, Carla Boix-Constant, Iván Gómez-Muñoz, Xavier del Arco, Samuel Mañas-Valero, Eugenio Coronado, David Zueco y María José Martínez-Pérez. Strong spin-magnon coupling in a van der Waals magnet with tunable chiral symmetry. Newton, 2026. DOI: 10.1016/j.newton.2026.100515.

Artículo: https://authors.elsevier.com/sd/article/S2950-6360(26)00117-9