En todo lo que se refiere al superconductor LK-99 debe prevalecer la máxima prudencia. Durante las dos últimos semanas os hemos explicado en varios artículos que un grupo de investigadores surcoreanos liderado por los científicos Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim y Young-Wan Kwon asegura haber puesto a punto una estructura de apatita de plomo dopada con cobre llamada 'LK-99' que adquiere la superconductividad con una temperatura crítica igual o superior a 400 kelvin (127 ºC) y a presión ambiental.
Actualmente algunos de los mejores centros de investigación del planeta están intentando replicar el experimento de estos investigadores surcoreanos. Dos de ellos son el Laboratorio Nacional Argonne, en Estados Unidos, o la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, en China. Ya han visto la luz algunos experimentos que prometen haber conseguido repetir el resultado obtenido por Lee, Kim y Kwon, pero por el momento todos ellos arrojan dudas tanto acerca de las condiciones en las que se ha recreado el hallazgo como del resultado que han obtenido.
En cualquier caso, estamos en un momento propicio para indagar en una de las aplicaciones más interesantes en las que encajará este superconductor si finalmente se confirma que sus características son las que prometen sus diseñadores. Podemos encontrar superconductores en los reactores experimentales de fusión nuclear, en los trenes de levitación magnética o en los aceleradores de partículas, entre otros ingenios. No obstante, una estructura con las propiedades del superconductor LK-99 también daría un espaldarazo a una disciplina extraordinariamente prometedora: la computación cuántica.
El superconductor LK-99 irá (con suerte) de la mano de los ordenadores cuánticos
Los prototipos de ordenadores cuánticos con cúbits superconductores que tienen actualmente IBM, Google o Intel operan a una temperatura de trabajo de unos 20 milikelvin (aproximadamente -273 ºC), lo que nos permite intuir que el sistema de refrigeración que es necesario poner a punto para alcanzar y mantener una temperatura tan extremadamente baja es complejo. Esta estrategia permite preservar durante un lapso de tiempo más prolongado las condiciones necesarias para que los efectos cuánticos perduren y los cúbits puedan llevar a cabo su trabajo sin sucumbir a la decoherencia cuántica.
La importancia de trabajar a una temperatura lo más cercana posible al cero absoluto reside en que en este estado la energía interna del sistema es la más baja posible, lo que provoca que las partículas fundamentales carezcan de movimiento según los principios de la mecánica clásica. No obstante, aunque fuésemos capaces de alcanzar el cero absoluto, que no es posible, seguirá existiendo una energía residual, conocida en mecánica cuántica como energía del punto cero, que es el nivel de energía más bajo que puede tener un sistema físico.
En cualquier caso, y aquí viene lo interesante, la disponibilidad de un material capaz de exhibir la superconductividad en condiciones de temperatura y presión ambientales permitiría a los ingenieros que trabajan en el ámbito de los ordenadores cuánticos poner a punto sistemas de refrigeración más simples y eficientes desde un punto de vista energético. Además, con toda probabilidad estas soluciones de refrigeración serían más baratas y más fáciles de mantener, aunque es difícil pronosticar en qué medida aventajarían a los sistemas criogénicos actuales.
Incluso cabe la posibilidad, si la simplificación del sistema de refrigeración fuese lo suficientemente rupturista, de que el coste de los futuros ordenadores cuánticos se redujese drásticamente, por lo que quizá podrían estar al alcance de un abanico más amplio de empresas, instituciones de investigación y centros de enseñanza.
En cualquier caso, hay otros desafíos que los ordenadores cuánticos deben sortear y en los que es poco probable que un superconductor con las características de la estructura LK-99 ayude, como, por ejemplo, la implementación de un sistema de corrección de errores o la puesta a punto de nuevos algoritmos cuánticos. Veremos si finalmente el material que nos proponen estos científicos surcoreanos está a la altura de lo que promete.
Más información: The Quantum Insider
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