España ya cuenta con una nueva capacidad para fabricar los componentes de las tecnologías cuánticas a una escala de apenas unas milmillonésimas de metro. El Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) ha inaugurado el Área de Nanofabricación Cuántica de su Sala Blanca de Micro y Nanofabricación, una infraestructura que se convierte en la más avanzada del país para fabricar dispositivos y circuitos nanométricos destinados a tecnologías cuánticas y otras áreas estratégicas de la microelectrónica.
El nuevo espacio, integrado en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), incorpora equipos capaces de fabricar, inspeccionar y caracterizar estructuras a escala nanométrica durante las distintas etapas del proceso de producción. Entre ellos destaca el sistema de litografía por haz de electrones EBPG 5150Plus, considerado el más avanzado de España en este ámbito.
La importancia de la instalación va más allá de sus dimensiones microscópicas. Disponer de estas capacidades permite acercar la investigación fundamental a la fabricación de dispositivos reales y desarrollar prototipos que puedan terminar llegando a sectores como la computación cuántica, las comunicaciones, la salud, la energía o la seguridad.
Fabricar circuitos donde cada nanómetro cuenta
La fabricación de dispositivos cuánticos exige trabajar con estructuras extremadamente pequeñas y con un nivel de precisión muy elevado. Para ello no basta con diseñar un dispositivo sobre el papel: es necesario disponer de instalaciones capaces de construir físicamente esas estructuras y comprobar que han quedado exactamente como se esperaba. El Área de Nanofabricación Cuántica incorpora precisamente esas capacidades.
Uno de sus equipos centrales es el sistema EBPG 5150Plus de litografía por haz de electrones, una tecnología que permite definir estructuras diminutas utilizando un haz de electrones. A ello se suman nuevos sistemas de inspección y análisis, entre ellos microscopios SEM/EBL y un microscopio de fuerza atómica (AFM).
Estas herramientas permiten observar y medir las estructuras fabricadas con una precisión que resulta esencial cuando se trabaja a escala nanométrica.
El objetivo es que estos recursos estén disponibles para la comunidad científica y tecnológica nacional e internacional, ampliando las posibilidades de investigación, desarrollo y prototipado avanzado en tecnologías cuánticas.
El salto de la investigación al dispositivo
Una de las dificultades para desarrollar nuevas tecnologías es convertir un descubrimiento científico en un dispositivo que pueda fabricarse, probarse y eventualmente producirse. En las tecnologías cuánticas, este salto requiere instalaciones altamente especializadas.
La nueva área del IMB-CNM busca cubrir precisamente ese espacio. Su capacidad para fabricar y caracterizar estructuras nanométricas permitirá a los investigadores experimentar con nuevos dispositivos y circuitos cuánticos, evaluar su funcionamiento y avanzar hacia prototipos más próximos a una aplicación tecnológica.
Esto puede resultar especialmente relevante en un momento en el que la computación cuántica, las comunicaciones cuánticas y otros desarrollos basados en fenómenos cuánticos están pasando progresivamente del ámbito experimental a la carrera por desarrollar tecnologías utilizables.
La nueva infraestructura refuerza así las capacidades españolas y europeas para participar en ese proceso, reduciendo la distancia entre quienes diseñan nuevos dispositivos y quienes necesitan fabricarlos y caracterizarlos.
Más de seis millones para renovar la Sala Blanca
La remodelación integral del Área de Nanofabricación Cuántica ha supuesto una inversión de más de seis millones de euros. La financiación procede del Plan Complementario de Comunicaciones Cuánticas, a través de la Plataforma Temática Interdisciplinar en Tecnologías Cuánticas del CSIC (QTEP+), y del PERTE Chip, el Proyecto Estratégico para la Recuperación y Transformación Económica dedicado a microelectrónica y semiconductores, con financiación europea de los fondos Next Generation EU.
La actuación forma parte además de un proceso más amplio de renovación de la Sala Blanca del IMB-CNM dentro del PERTE Chip.
Y la ampliación no termina aquí. Durante los próximos meses está previsto iniciar una nueva fase gracias a la convocatoria Singulars Institucionals, cofinanciada por el Departamento de Investigación y Universidades de la Generalitat y por el programa FEDER de Catalunya 2021-2027.
En conjunto, estas actuaciones permitirán mejorar a corto y medio plazo las capacidades tecnológicas que la Sala Blanca ofrece a través de la infraestructura científica y técnica singular Micronanofabs.
Cuatro décadas fabricando micro y nanoelectrónica
El nuevo espacio se apoya en una experiencia acumulada durante cuatro décadas de investigación en diseño y fabricación de micro y nanoelectrónica en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona.
Esa trayectoria permite al IMB-CNM ocupar una posición estratégica en un sector en el que la capacidad de fabricar semiconductores y dispositivos avanzados se ha convertido en una cuestión tecnológica e industrial de primer nivel.
La nueva área de nanofabricación cuántica amplía esa especialización hacia dispositivos relacionados con las tecnologías cuánticas y refuerza la participación del CSIC en las iniciativas europeas vinculadas a los chips y la tecnología cuántica.
No se trata únicamente de disponer de máquinas más precisas. La capacidad de fabricar a escala nanométrica determina qué dispositivos pueden investigarse, probarse y convertirse en prototipos. Por eso, disponer de una infraestructura de este nivel puede ser tan importante para el desarrollo de una tecnología como los propios avances científicos que la hacen posible.
El CSIC prepara una nueva etapa en tecnologías cuánticas
La nueva infraestructura se integra además en una estrategia más amplia del CSIC para reforzar su posición en ciencia y tecnologías cuánticas.
El organismo presentó el pasado mes de abril su Estrategia de Ciencia y Tecnologías Cuánticas, un plan a largo plazo que contempla el fortalecimiento de la investigación en este ámbito y respalda la creación de nuevas estructuras de referencia.
En este contexto se ha creado el Centro de Ciencia y Tecnologías Cuánticas QuARC-CSIC, concebido para impulsar la investigación de excelencia, atraer talento, abrir nuevas líneas científicas y reforzar la colaboración entre grupos nacionales e internacionales.
El centro también pretende favorecer la transferencia tecnológica y la incubación de empresas vinculadas a un sector considerado estratégico.
QuARC-CSIC se apoyará en la trayectoria de la Plataforma Temática Interdisciplinar en Tecnologías Cuánticas del CSIC, que reúne 36 grupos de investigación de 21 institutos distribuidos por nueve comunidades autónomas.
La nueva Área de Nanofabricación Cuántica de Barcelona encaja así en una estrategia que persigue algo más ambicioso que mejorar una sala de investigación: dotar a España de capacidad para diseñar, fabricar y llevar hacia aplicaciones reales los dispositivos que estarán en la base de las tecnologías cuánticas del futuro.
