Ciencia cuántica en la Universidad de Viena

Laboratorio de Física de Boltzmanngasse, Grupo Aspelmeyer
*Foto: Ian Ehm*

Conocimientos especializados de categoría mundial y colaboraciones internacionales basadas en una rica tradición histórica.

La Universidad de Viena alberga uno de los principales grupos de investigación cuántica del mundo, reconocido por su experiencia en física cuántica tanto teórica como experimental. El grupo de Óptica Cuántica, Nanofísica Cuántica e Información Cuántica (QQQ ) se basa en una rica tradición de vincular la física, la filosofía y un enfoque instrumentalista, que desempeñó un papel crucial en el establecimiento de los prolíficos campos de los fundamentos cuánticos y la ciencia de la información cuántica.

El grupo cuántico ha sido pionero en experimentos históricos, como el teletransporte cuántico a larga distancia, las primeras demostraciones de estados de racimo fotónicos y de computación cuántica ciega, el enfriamiento de espejos nanomecánicos y la interferencia con moléculas macroscópicas. El reconocimiento más prestigioso del grupo llegó con el Premio Nobel de Física de 2022, concedido a Anton Zeilinger por sus revolucionarias contribuciones al campo de la ciencia y la tecnología cuánticas.

En la actualidad, el grupo abarca un amplio espectro de investigación en fundamentos cuánticos teóricos y experimentales, física cuántica gravitacional, informática cuántica, comunicación, simulaciones, detección y aprendizaje automático cuántico. Con más de 170 miembros en plantilla, el equipo se dedica a hacer avanzar la ciencia cuántica fundamental y su intersección con otras teorías físicas. A través de más de 18 laboratorios de alta tecnología, científicos con conocimientos diversos están allanando el camino para la segunda revolución cuántica.

La investigación se basa en una larga tradición y excelencia, que comenzó hace tres décadas con los experimentos pioneros de Zeilinger, junto con el trabajo teórico dirigido por Reinhold Bertlmann. Basándose en estos logros, la segunda generación, que incluye a Časlav Brukner, Markus Arndt, Markus Aspelmeyer y Philip Walther, estableció un grupo de investigación que se encuentra ahora entre los centros líderes mundiales en computación cuántica fotónica, óptica cuántica molecular, nanomecánica y física cuántica gravitacional.

La tercera generación -representada por cinco nuevos profesores Norbert Schuch, Beatrix Hiesmayr, Nikolai Kiesel, Thomas Juffmann, Andreas Nunnenkamp y Borivoje Dakić- aporta un nuevo nivel de diversidad a la ciencia cuántica, avanzando en la física cuántica de muchos cuerpos, la termodinámica y la levitación cuánticas, los fundamentos cuánticos teóricos, la teoría de la información cuántica y la detección cuántica.

"La diversidad de temas y la excelencia investigadora, la fuerte sinergia entre teoría y experimento y la educación de las nuevas generaciones son algunos de los factores clave del éxito", afirma Borivoje Dakić, viceportavoz del grupo cuántico.

Formación y colaboraciones de categoría mundial

Una clara medida del éxito del grupo son sus numerosas publicaciones en revistas de primera línea como Science, Cartera Naturey Physical Review Letters, así como prestigiosos premios y galardones que van desde el Premio Nobel a las subvenciones del ERC, pasando por el Premio Wittgenstein y los Premios START del Fondo Austriaco para la Ciencia. El grupo contribuye activamente a la comunidad científica en general (co)organizando importantes conferencias internacionales y escuelas de verano. Además, una misión clave del grupo es formar a la próxima generación de estudiantes internacionalmente competitivos. Su comunidad de investigación inicial está integrada en la Escuela Doctoral de Física de Viena y el Centro de Viena para la Ciencia y la Tecnología Cuánticas (VCQ), que reúne a doctorandos de 40 países de cuatro continentes.

Un factor clave del éxito del grupo cuántico es su sólida red de colaboraciones interinstitucionales. El grupo está integrado en el clúster nacional de excelencia Quantum Science Austria (quantA) y en el Centro de Ciencia y Tecnología Cuántica de Viena (VCQ), y desempeña un papel vital en el consorcio SFB BeyondC, que se centra en llevar la computación más allá de los límites clásicos. Además, el grupo mantiene estrechas colaboraciones con el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de Viena (IQOQI-Viena) de la Academia Austriaca de las Ciencias (ÖAW), incluyendo colaboraciones dentro de la Red de Investigación Aspectos Cuánticos del Espaciotiempo (TURIS).

Un papel protagonista en la transferencia de tecnología cuántica

Más allá de la investigación fundamental, el potencial comercial de la ciencia cuántica está ganando cada vez más atención en todo el mundo. La transición del laboratorio al mercado es esencial para reforzar la fuerza innovadora y el impacto económico de Austria a través de patentes, empresas derivadas y colaboraciones industriales.

En este contexto, Viena se ha convertido en un centro neurálgico para las tecnologías de luz cuántica, aprovechando su larga experiencia en óptica cuántica. Entre las empresas derivadas de éxito se encuentran QUBO Technology, VitreaLab, NDx Bio GmbH y Crystalline Mirror Solutions, que posteriormente fue adquirida por Thorlabs. Más allá de las empresas derivadas, la ambición del Laboratorio Christian Doppler de Computación Cuántica Fotónica es hacer que la computación cuántica fotónica pase de las demostraciones de prueba de principio a pequeña escala a un régimen en el que la computación cuántica universal a gran escala sea factible. Estas empresas e instituciones ejemplifican cómo la investigación de vanguardia puede traducirse en tecnologías listas para el mercado.

La Universidad de Viena ha asumido un papel de liderazgo en la coordinación de iniciativas de transferencia tecnológica en colaboración con VCQ y quantA. Entre ellas se encuentra el laboratorio de innovación cuántica, un programa de iniciativa empresarial diseñado para guiar a los investigadores en todas las etapas de su carrera a través del proceso de creación de una startup, dotándoles de las habilidades esenciales, tutoría y conexiones con la industria. Además, el "programa emprendedor residente" en el VCQ ayuda a los investigadores a identificar ideas empresariales prometedoras al tiempo que facilita valiosas conexiones con inversores y socios industriales. En 2025, el grupo cuántico acogerá a un representante de Wolfram Research como parte del programa.

Tender puentes mediante la colaboración transatlántica

Los científicos cuánticos de la Universidad de Viena y las universidades estadounidenses tienen un sólido historial de estrechas colaboraciones académicas. Numerosas conferencias invitadas, programas para visitantes, charlas como invitados en congresos y seminarios dan fe de su continua asociación. Muchos licenciados de la Universidad de Viena trabajan ahora como profesores e investigadores permanentes en centros de enseñanza superior estadounidenses o en empresas de informática y alta tecnología.

La Escuela Doctoral de Física de Viena promueve un entorno científico de categoría mundial en el que 200 estudiantes de doctorado en física de gran potencial se convierten en investigadores creativos, críticos y automotivados. Para poner en contacto a los doctorandos con líderes científicos internacionales, la escuela de doctorado ofrece oportunidades para realizar estancias de investigación en universidades de primer nivel, es decir, la Universidad de Stanford, la Universidad de Harvard, el MIT, la Universidad de California en Berkeley y la Universidad de Columbia. Además de promover el desarrollo personal y profesional, estas interacciones se traducen a menudo en publicaciones conjuntas o puestos de investigación postdoctorales.

La prestigiosa subvención GRAVITES de Sinergia del ERC, un consorcio de investigación con sede en Europa y EE.UU., permitirá a la comunidad científica explorar la nueva física que determina las propiedades gravitatorias de la superposición cuántica y el entrelazamiento cuántico. Los experimentos están siendo puestos en marcha por los equipos de Philip Walther de la Universidad de Viena, cuya experiencia reside en el control cuántico de los fotones entrelazados, y Nergis Mavalvala del MIT y el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser (LIGO), experto en interferometría de precisión. Esta visión cuenta con el apoyo de investigadores en el campo de la relatividad general y la teoría cuántica de campos de la Academia Polaca de Ciencias y de la LMU de Múnich.

Láser del Grupo Walther, UNIVIE
*Foto: Valeria Saggio*

Genuinamente curioso. Desde 1365.

La Universidad de Viena es una de las más antiguas y grandes de Europa. Alrededor de 7.500 empleados académicos trabajan en 20 facultades y centros de investigación en soluciones a los retos actuales. ~ 9.000 estudiantes se gradúan cada año en alguna de las 187 carreras de la Universidad de Viena.

La pregunta del semestre: ¿Cómo cambia nuestra realidad la investigación cuántica? Cada semestre, la Universidad de Viena plantea una "gran pregunta" de especial relevancia para la ciencia y la sociedad. Este semestre, nuestros expertos explicarán cómo la física cuántica está cambiando nuestra visión del mundo.