Una investigaci?n conjunta del ICMol con el INMA (Instituto de Nanociencia y Materiales de Arag?n) en la que participa el grupo de Eugenio Coronado, ha demostrado una nueva forma de acoplar fuertemente qubits magn?ticos ?las unidades b?sicas de informaci?n cu?ntica? con excitaciones magn?ticas llamadas magnones. El avance, publicado en la revista Newton, puede contribuir al desarrollo de futuras tecnolog?as cu?nticas basadas en materiales s?lidos de tama?o cada vez m?s reducido.
La investigaci?n ha sido supervisada por Mar?a Jos? Mart?nez-P?rez, David Zueco y Eugenio Coronado. La contribuci?n del Instituto de Ciencia Molecular de la Universitat de Val?ncia (ICMol) ha sido especialmente relevante en el ?mbito de los materiales: Eugenio Coronado, junto con Samuel Ma?as-Valero, Carla Boix-Constant e Iv?n G?mez-Mu?oz, particip? en la elecci?n, s?ntesis e integraci?n en dispositivos (cavidades) de los materiales magn?ticos dise?ados para el estudio.
En los ordenadores cu?nticos y otras tecnolog?as emergentes, uno de los grandes desaf?os es conseguir que los qubits puedan comunicarse entre s? de forma eficiente y controlada. Tradicionalmente, esta comunicaci?n se ha realizado mediante fotones, las part?culas asociadas a la luz. Sin embargo, cuando se trabaja con qubits de esp?n ?basados en propiedades magn?ticas de ?tomos o mol?culas?, los fotones de microondas no se acoplan de forma eficaz.
El nuevo estudio propone una alternativa: utilizar magnones. Los magnones, tambi?n llamados ondas de esp?n, son excitaciones colectivas que aparecen en materiales magn?ticos. De forma an?loga a como una ola se propaga en el agua, los momentos magn?ticos del material oscilan y se propagan a trav?s del medio magn?tico. Al poder confinarse en espacios mucho m?s peque?os que los fotones, los magnones ofrecen una v?a m?s prometedora para acoplarse fuertemente con los qubits de esp?n, lo que puede permitir? una comunicaci?n m?s eficiente entre los qubits.
Para demostrarlo, el equipo combin? dos tipos de materiales. Por un lado, emple? CrSBr, un material formado por capas magn?ticas. Por otro, utiliz? GdW10, una mol?cula magn?tica que puede comportarse como un qubit de esp?n. Al colocar el cristal molecular sobre el material magn?tico, los investigadores observaron que ambos sistemas no solo interact?an, sino que llegan al llamado r?gimen de acoplamiento fuerte, en el que intercambian energ?a de manera coherente.
Una de las claves del trabajo es que esta interacci?n puede controlarse de forma sencilla mediante un campo magn?tico externo. Al cambiar la orientaci?n del campo, los investigadores modifican la quiralidad de los magnones, es decir, el sentido en el que precesa su excitaci?n magn?tica. Este control permite activar o debilitar la interacci?n magn?n-qubit sin necesidad de redise?ar el dispositivo, sino simplemente cambiando la orientaci?n del campo aplicado.
El resultado supone la primera demostraci?n experimental de una cavidad magn?nica, una nueva plataforma cu?ntica en la que los magnones sustituyen a los fotones como mediadores de la interacci?n cu?ntica. Esta aproximaci?n abre nuevas posibilidades para estudiar y controlar qubits de esp?n, que son interesantes porque pueden mantener la informaci?n cu?ntica durante tiempos largos, aunque hasta ahora ha sido dif?cil conectarlos eficazmente entre s?.
A largo plazo, esta estrategia podr?a contribuir al desarrollo de dispositivos cu?nticos m?s compactos y eficientes, al dise?o de nuevas formas de comunicaci?n entre qubits magn?ticos y al avance de tecnolog?as cu?nticas basadas exclusivamente en materiales magn?ticos. El trabajo tambi?n refuerza la l?nea de investigaci?n del ICMol en materiales moleculares y magn?ticos para tecnolog?as cu?nticas, un ?mbito en el que el grupo de Eugenio Coronado cuenta con una amplia trayectoria.
Referencia del art?culo:
David Garc?a-Pons, Jorge P?rez-Bail?n, Carla Boix-Constant, Iv?n G?mez-Mu?oz, Xavier del Arco, Samuel Ma?as-Valero, Eugenio Coronado, David Zueco y Mar?a Jos? Mart?nez-P?rez. Strong spin-magnon coupling in a van der Waals magnet with tunable chiral symmetry. Newton, 2026. DOI: 10.1016/j.newton.2026.100515.
Art?culo: https://authors.elsevier.com/sd/article/S2950-6360(26)00117-9
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