FAPESP: un nuevo impulso para el desarrollo de las tecnologías cuánticas en Brasil

La fundación paulista lanza un programa destinado a acelerar su creación, formar recursos humanos en el área y estimular el liderazgo científico y tecnológico del estado de São Paulo y del país en este ámbito con potenciales impactos en sectores tales como el de la salud, la agricultura, la comunicación y la computación

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – El pasado 11 de diciembre se concretó la presentación oficial del Programa FAPESP de Tecnologías Cuánticas (QuTIa), el acrónimo en inglés de Quantum Technologies Initiative.

Con recursos por un valor de 31 millones de reales durante un período inicial de cinco años, esta iniciativa apunta a acelerar el desarrollo, formar recursos humanos e impulsar el liderazgo científico y tecnológico del estado de São Paulo y de Brasil en tecnologías cuánticas. Se trata de un nuevo campo de la física y de la ingeniería que apunta a promover aplicaciones prácticas de las propiedades de la mecánica cuántica, como la superposición y el entrelazamiento, en áreas como la teledetección, la comunicación y la computación. El programa también tiene por objeto estimular la creación de startups y atraer inversiones y talentos globales del área hacia la región.

“Aparte de los programas tradicionales de investigación científica que la FAPESP mantiene en áreas tales como las de la biodiversidad, la bioenergía y los cambios climáticos, decidimos que deberíamos plantearle algunos nuevos desafíos a la comunidad de investigación científica del estado de São Paulo. Esto resultó en el lanzamiento de iniciativas recientes orientadas hacia temas como la inteligencia artificial, la investigación sobre el Atlántico Sur y la Antártida, y ahora, sobre las tecnologías cuánticas y la ciencia cuántica”, dijo Marco Antonio Zago, presidente de la FAPESP, durante la ceremonia de presentación del programa.

De acuerdo con el directivo de la fundación paulista, uno de los factores que motivaron la creación del QuTIa fue un documento con recomendaciones (white paper) publicado en 2020 por científicos paulistas en el que resumieron la situación de Brasil y especialmente del estado de São Paulo con relación a las tecnologías cuánticas.

En dicho documento, los investigadores subrayaron que los potenciales impactos de las tecnologías cuánticas son vastos y abarcan desde sensores para la salud, la biología y la agricultura hasta la seguridad cibernética en las comunicaciones, como así poseen potenciales ventajas en lo que hace a la resolución de problemas computacionales complejos a través de la computación cuántica. “Los científicos sugirieron entonces que la FAPESP debería lanzar un programa referente a este tema”, dijo Zago.

El mercado global para las diversas tecnologías cuánticas ya existentes, con la fotónica, los semiconductores y la seguridad cibernética a la cabeza, está estimado en más de un billón de dólares. Las inversiones mundiales en investigación y desarrollo (I&D) en el área han alcanzado la marca de 42.000 millones de dólares. En algunos países, las mismas superan a las inversiones en inteligencia artificial y se orientan hacia las tecnologías cuánticas de segunda generación, que comprenden la teledetección, la comunicación y la computación cuántica.

“Todas estas vertientes de las tecnologías cuánticas de segunda generación explotan las propiedades cuánticas de la materia descubiertas en el transcurso del siglo XX, que ya han sido demostradas en laboratorio a alguna escala. Estimamos que esta iniciativa del QuTIa con miras a promover el desarrollo de un ecosistema de tecnologías cuánticas constituye el camino más corto y razonable para plasmar logros científicos e innovaciones impulsadas por las tecnologías cuánticas”, dijo Gustavo Wiederhecker, docente del Instituto de Física Gleb Wataghin de la Universidad de Campinas (IFGW-Unicamp) y coordinador del programa.

La competencia global

Según Wiederhecker, en la actualidad, en la competencia global para desarrollar computadoras cuánticas, diversos países están imponiendo restricciones para controlar la exportación no solamente de computadoras, sino también de las tecnologías que se emplean para construir estos aparatos. “Digo que se trata de un embargo cuántico”, dijo. Por eso, a su juicio, es fundamental que Brasil también invierta en el desarrollo de soluciones propias y establezca alianzas para abordar los retos que plantea el área.

“Éste es un tema nuevo en todos los lugares del mundo. Necesitamos entender de qué manera podemos posicionarnos como nación para abordar algunas de estas preocupaciones de manera tal que prevalezcan nuestros intereses”, afirmó.

En una conferencia online que dictó durante el evento, Chris Monroe, docente de la Duke University, de Estados Unidos, también señaló que la computación cuántica está entrando a un estadio de desarrollo que requiere de una mayor participación de las empresas para viabilizar la tecnología.

“Estamos entrando en una etapa de la ingeniería en este campo en la cual la industria realmente debe participar”, sostuvo el investigador, quien es cofundador de IonQ, una empresa de hardware y software de computación cuántica con sede en el College Park de Maryland, en Estados Unidos.

“No está claro de qué manera estas tecnologías de computación cuántica se desenvolverán, pero puede quedar evidente que las empresas que fabrican computadoras comunes quizá no sean las empresas adecuadas para fabricar esas nuevas computadoras”, dijo Monroe.

Brasil ha venido abocándose a la formación de investigadores en tecnologías cuánticas que han explorado una diversidad de temas durante los últimos 20 años, en el ámbito de los Institutos del Milenio y de los Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología (INCTs), con una mayor concentración en la información cuántica, sostuvo Wiederhecker.

Los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) puestos en marcha en los últimos años por la FAPESP, como el Centro de Investigaciones en Óptica y Fotónica (CePOF), con sede en la Universidad de São Paulo (USP), en su campus de la ciudad de São Carlos, también han hecho su aporte para establecer grupos de investigación fuertes sobre el tema en el estado de São Paulo.

No obstante, el radio de acción y el volumen de recursos de estos programas aún son limitados y, en alguna medida, están atomizados. Lo que sí han permitido es el avance de la ciencia cuántica básica, de menor costo, pero son insuficientes como para fomentar el desarrollo de dispositivos cuánticos, que requieren de mayores inversiones, según ponderaron los participantes en el evento.

“El lanzamiento del programa QuTIa a cargo de la FAPESP se alinea con las iniciativas del gobierno federal con miras a promover el desarrollo económico y social sostenible e inclusivo. En este marco, las tecnologías cuánticas cobran relieve debido a su potencial para revolucionar sectores tales como la comunicación, la computación y la metrología”, dijo Ulisses Rocha, secretario de ciencia y tecnología para la transformación digital del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (MCTI) de Brasil, quien participó en el evento online.

La atracción de talentos

Una de las primeras acciones para la constitución del programa QuTIa fue el lanzamiento de una convocatoria a la presentación de propuestas emitida por la FAPESP en abril de 2024, con el objetivo de que lleguen a Brasil un máximo de cinco investigadores en comienzo de carrera con actuación destacada en sus áreas.

Uno de ellos fue el físico colombiano Hans Marin Florez, vinculado a la Universidad Federal del ABC (UFABC). El investigador y sus colaboradores pretenden desarrollar el primer magnetómetro atómico del país, a diferentes escalas de tamaño, combinando el sensor con luz comprimida producida por un oscilador paramétrico óptico (OPO) atómico –una fuente de luz que produce dos haces luminosos entrelazados– para mejorar la lectura de un tipo de fuente de luz cuántica.

“Esto tiene diversas aplicaciones en distintas áreas, como en la de la salud, para el estudio de la función cerebral, pero también para la detección de objetos metálicos, de defectos de fabricación en baterías sin uso de rayos X y, más recientemente, en comunicación, mediante el uso de sensores magnéticos”, explicó Marin Florez, quien participó en el evento online.

En tanto, el investigador Amilson Fritsch, del Instituto de Física de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IFSC-USP), pretende construir una trampa de iones con aplicaciones en la computación cuántica y para incrementar la precisión de las mediciones.

“Esta máquina podrá emplearse en distintos tipos de experimentos, y uno de ellos será en el área de metrología”, dijo Fritsch.

El trabajo del físico Rodrigo Benevides, del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP) también se orienta hacia las aplicaciones en la computación cuántica. El investigador planea crear junto a colaboradores un transductor óptico modular de microondas cuántico.

“Pretendemos construir un nuevo laboratorio para la construcción de sistemas de comunicación cuántica proyectados”, dijo Benevides.

A su vez, el investigador Rafael Barros, también del IF-USP, estudiará en el marco de su proyecto estados cuánticos con modos especiales, y el físico Saimon Silva, del IFGW-Unicamp, se dedicará a elaborar fuentes de fotones únicos de estado sólido para frecuencias de telecomunicaciones.

“El principal objetivo del proyecto consiste en desarrollar una nueva fuente única que opere en el régimen de telecomunicaciones”, dijo Silva.

Los próximos pasos

Uno de los próximos pasos en la constitución del programa QuTIa será el lanzamiento durante el primer trimestre de 2025 de una convocatoria conjunta entre la FAPESP y la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de Río de Janeiro (Faperj) para financiar estudios cuánticos realizados en colaboración entre científicos de ambos estados brasileños.

Mediante este llamado conjunto, ambas instituciones seleccionarán hasta cinco propuestas de investigadores en comienzo de carrera y séniores.

“Las propuestas seleccionadas podrán recibir recursos por un valor de hasta 6 millones de reales aportados en partes iguales por ambas instituciones. Asimismo, emitiremos una convocatoria para la constitución de consorcios colaborativos de investigación en tecnologías cuánticas", anticipó Marcio de Castro, director científico de la FAPESP.

Se seleccionarán hasta tres consorcios que podrán percibir recursos del orden de los 10 millones de reales cada uno.

“También se ubicarán en el ámbito de esta convocatoria aplicaciones de defensa con tecnologías cuánticas, que se desarrollarán en colaboración con científicos de instituciones militares como el Ejército, la Marina y la Aeronáutica de Brasil”, dijo Wiederhecker.