Científicos de Penn State reinventan un material de los años 40 para mejorar la eficiencia de los centros de datos y la computación cuántica

Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania han dado nueva vida a un material descubierto en los años 40, demostrando que el titanato de bario podría convertirse en una pieza clave para el futuro de la computación cuántica y los centros de datos energéticamente eficientes. Su estudio, publicado en Advanced Materials, muestra cómo una versión mejorada del material logra una respuesta electroóptica hasta diez veces más fuerte que la de los compuestos actuales.

El titanato de bario fue en su día considerado un candidato prometedor para aplicaciones ópticas y electrónicas, pero su inestabilidad y dificultad de fabricación lo relegaron al olvido. Hoy, gracias a las técnicas modernas de ingeniería de materiales, los científicos han logrado superar esas limitaciones transformándolo en una película ultrafina con propiedades excepcionales.

Según el profesor Venkat Gopalan, coautor del estudio, el avance demuestra que los materiales clásicos aún esconden potencial cuando se rediseñan con enfoques modernos. “Al manipular su estructura cristalina logramos un rendimiento que antes parecía inalcanzable”, explicó el investigador.

Un redescubrimiento que multiplica la eficiencia del titanato de bario

El equipo de Penn State consiguió cultivar películas de titanato de bario de apenas 40 nanómetros de espesor, miles de veces más delgadas que un cabello humano. Al aplicarlas sobre otro cristal, los átomos del material adoptaron una nueva disposición llamada “fase metaestable”, con un orden atómico que no ocurre de forma natural pero que potencia drásticamente su rendimiento.

Esta nueva fase permite que el material mantenga su potencia electroóptica incluso a temperaturas criogénicas, algo fundamental para la computación cuántica. Las tecnologías basadas en cúbits superconductores dependen de componentes que funcionen a temperaturas extremadamente bajas sin perder eficiencia, y el titanato de bario reconfigurado cumple con esa exigencia.

Los investigadores comparan el proceso con “sostener una pelota en el aire”, el material permanece en un estado energético inusual pero estable gracias a las condiciones creadas en el laboratorio. Esa tensión estructural es precisamente lo que le da sus propiedades únicas.

Aplicaciones en redes cuánticas y centros de datos más sostenibles

El material podría resolver uno de los mayores problemas de la computación cuántica, la transferencia de información entre procesadores. Actualmente, las señales de microondas usadas en cúbits se degradan a grandes distancias. El titanato de bario, al convertir electrones en fotones con alta eficiencia, permitiría transmitir datos mediante luz infrarroja, la misma que se usa en la fibra óptica.

Además, su potencial va más allá del ámbito cuántico. Los centros de datos, que consumen enormes cantidades de energía, podrían beneficiarse de enlaces ópticos basados en este material. Al usar fotones en lugar de electrones, se reduciría drásticamente el calor generado por los equipos y, con ello, los costos de refrigeración.

Un nuevo horizonte para el diseño de materiales inteligentes

El equipo de Penn State planea extender esta técnica a otros compuestos con estructuras similares, con la esperanza de crear materiales aún más eficientes. “El titanato de bario es solo el comienzo”, afirmó Gopalan. “Existen cientos de sistemas poco explorados que podrían superar incluso estos resultados si aplicamos el mismo enfoque”.

Más allá de sus aplicaciones inmediatas, este hallazgo refuerza una idea poderosa, la innovación no siempre viene de descubrir algo nuevo, sino de mirar lo antiguo con nuevos ojos. Un material de 1941 podría ahora allanar el camino hacia una nueva era de tecnologías cuánticas y sostenibles.