Chip cuántico que funciona a temperatura ambiente: la revolución fotónica comienza con el vidrio

1. Prólogo: El amanecer cuántico es un alba color de vidrio

Los ordenadores cuánticos han sido llamados "máquinas de cálculo que cambiarán el mundo" desde hace tiempo. Sin embargo, las plataformas existentes como los superconductores y las trampas de iones requieren dispositivos de criogenia y sistemas de vacío complejos, lo que ha planteado el problema de costos de implementación demasiado altos.

Sin embargo, en julio de 2025, un equipo de investigación de la UE centrado en Milán, Italia, anunció un chip cuántico fotónico que utiliza tecnología de escritura láser para escribir directamente guías de ondas ópticas en un sustrato de vidrio, cambiando completamente la situación. Los qubits no son llevados por electrones ni iones, sino por **fotones**. Funcionan a temperatura ambiente, transmiten señales a la velocidad de la luz y tienen pérdidas de energía significativamente menores. Es un avance que realmente anuncia un "amanecer".phys.org

2. ¿Qué es el proyecto QLASS?

El avance está siendo liderado por el proyecto QLASS (Quantum Glass-based Photonic Integrated Circuits), coordinado por el Politécnico de Milán (PoliMi). Once instituciones de investigación de universidades, institutos y startups de Italia, Francia y Alemania se han unido, y el proyecto ganó notoriedad cuando fue reportado en detalle por la revista de investigación e innovación de la UE "Horizon". El objetivo es simple: realizar un procesador cuántico fotónico reconfigurable de más de 200 modos basado en chips de vidrio cuántico para 2026.phys.org

La empresa principal es la startup italiana Ephos. La compañía recientemente abrió la primera fábrica dedicada a chips cuánticos de vidrio en las afueras de Milán, financiada con subsidios de la OTAN DIANA y 8.5 millones de dólares de capital de riesgo europeo y estadounidense.reuters.com El CEO Andrea Rocchetto afirma que "el vidrio es el mejor material para no perder fotones". Comparado con el silicio, el vidrio tiene pérdidas ópticas menos de una décima parte y no requiere refrigeración debido a su operación a temperatura ambiente, lo que reduce significativamente el consumo de energía.

3. El núcleo tecnológico: Escritura láser de femtosegundos

La tecnología única de Ephos es un método que "escribe directamente" guías de ondas tridimensionales dentro del vidrio utilizando un láser de femtosegundos (10⁻¹⁵ segundos). Esto modula localmente el índice de refracción con un láser de titanio-zafiro, esculpiendo caminos de luz a nanoescala que confinan la luz. A diferencia de la fotónica de silicio convencional, que está limitada a cableado plano (2D), el vidrio permite cableado 3D con curvas libres en dirección vertical. Como resultado, la ampliación de 200 modos a 400 modos se puede lograr teóricamente solo cambiando la máscara.phys.org

Combinado con el SNSPD (Detector de Fotones Únicos de Nanocables Superconductores) proporcionado por Pixel Photonics de Alemania, se busca la detección sin pérdidas de fotones únicos. Además, la Unitary Foundation France está desarrollando un SDK cuántico de código abierto, y el grupo de la Universidad de Montpellier está a cargo de la simulación cuántica de baterías de iones de litio. Este sistema de división del trabajo es un microcosmos del objetivo del Acta de Chips de la UE de "autosuficiencia de la cadena de suministro dentro de Europa".phys.org

4. ¿Por qué vidrio? Ventajas ambientales y de costo

• Ahorro de energía: Al operar a temperatura ambiente, no se necesita el refrigerador de dilución esencial para los chips superconductores (más de 10 millones de yenes al año en costos de electricidad).

• Bajo carbono: Se dice que la fabricación de vidrio puede reducir las emisiones de CO₂ en un 75% en comparación con los procesos previos del silicio.wsj.com

• Rendimiento: La escritura láser directa reduce significativamente los procesos de fotolitografía, disminuyendo también la tasa de defectos.

• Costo: Según Ephos, el costo de fabricación por sustrato equivalente a 12 pulgadas es un tercio del de la fotónica de silicio.

Además, como los fotones son menos propensos a la decoherencia a temperatura ambiente, se informa que se puede reducir el sobrecoste de corrección de errores en más del 20%. Aunque todavía está en la etapa de investigación, hay suficientes materiales para impulsar la ventaja cuántica práctica (el umbral donde los ordenadores cuánticos superan a las máquinas clásicas más rápidas).

5. Aplicaciones industriales: Desde el diseño de baterías hasta la aceleración de inferencias de IA

1. Simulación de baterías de próxima generación
   La Universidad de Montpellier está utilizando algoritmos cuánticos variacionales (VQA) para resolver rutas de difusión de litio y optimizar electrolitos. Se ha confirmado una aceleración 30 veces mayor que la clásica con un chip óptico de 50 modos implementado en el laboratorio (según un preprint no publicado).

2. Descubrimiento de fármacos
   Utilizando la interferencia de fotones únicos para la codificación hamiltoniana, se calcula la diferencia de energía conformacional de moléculas candidatas a fármacos anticancerígenos con precisión picochem.

3. Acelerador de IA
   Se estima que la optimización matemática (QAOA) y el álgebra lineal (algoritmo HHL) son 100 veces más eficientes energéticamente que las GPU. Esto está directamente relacionado con la descarbonización de los centros de datos.wsj.com

6. El "torbellino del vidrio cuántico" visto en las redes sociales

"El proyecto QLASS acaba de asegurar 6 millones de euros de la CE para impulsar chips cuánticos fotónicos hechos de vidrio. ¡Europa finalmente está jugando con sus fortalezas! 🌍💡" ― The Quantum Insider@QuantumDaily (X)twitter.com

"El Politécnico de Milán coordina #QLASS para aprovechar las propiedades cuánticas de los fotones. ¡Orgullosos de ser parte de este viaje!" ― Politecnico di Milano oficial (X)twitter.com

"Desarrollar un PC cuántico que funcione a temperatura ambiente: objetivo QLASS." ― ANSA Scienza&Tecnica (X)twitter.com

"Ephos, respaldado por la OTAN, recauda 8.5 millones de dólares para construir la primera fábrica fotónica cuántica basada en vidrio del mundo. ¡La carrera se ha vuelto más brillante!" ― Quantum Insider@QuantumDaily (X)twitter.com

En las redes sociales, las discusiones se están activando con hashtags como "#PhotonicChips", "#ClimateTech" y "#DeepTechEU". Especialmente entre los jóvenes que priorizan la descarbonización, hay muchas voces positivas como "¡Sin refrigeradores es genial!" y "La era de Quantum = Eco ha llegado", aunque también hay preocupaciones como "¿No es el vidrio frágil?".

7. Desafíos: Escalado y estandarización

El mayor obstáculo es la "producción en masa de fuentes y detectores de fotones únicos". El SNSPD todavía requiere un entorno criogénico, por lo que el desarrollo de SNSPD a temperatura ambiente es una tarea urgente. Además, las aplicaciones cuánticas requieren una estrecha integración entre las capas de algoritmos y hardware, y si la estandarización de las API de software se retrasa, el ecosistema se fragmentará. La UE ha establecido un objetivo de obtener el 20% de los envíos de chips cuánticos dentro de la región para 2030, pero para lograrlo, se necesitan las dos ruedas de código abierto + grupo de patentes.phys.org

8. Perspectivas futuras: Fotónica × Verde × Liderazgo europeo

Con el Acta de Chips de la UE abarcando el campo cuántico, la fotónica cuántica se ha convertido en una carta ganadora que satisface simultáneamente dos agendas geopolíticas: "descarbonización" y "autosuficiencia de la cadena de suministro".

Si QLASS completa un demostrador de 200 qubits en 2026, es probable que el primer superordenador acelerado cuántico de Europa (bajo la jurisdicción de EuroHPC JU) se instale en Milán. El plan de ruta para alcanzar 1,000 qubits dentro de 5 años después de la finalización y 1 millón de qubits dentro de 10 años está comenzando a poner nerviosos a los poderes existentes de superconductores.

9. Epílogo: El universo cuántico que se expande dentro del vidrio

En la década de 1960, el silicio se convirtió en el rey de la electrónica, y en la segunda mitad de la década de 2020, la luz y el vidrio podrían convertirse en la base del procesamiento de información cuántica."Descifrando el código cuántico": este lema no es una exageración. Ahora, la tenue luz atrapada dentro de un fragmento de vidrio está comenzando a convertirse en la clave para resolver los enormes problemas de cálculo que enfrenta la humanidad.El futuro cuántico está aumentando silenciosamente su brillo dentro del vidrio transparente.