La recerca de la doctoranda industrial Núria Urgell en l’optimització del temps d'execució en sistemes quàntics s’inscriu en els eixos de l’estratègia del Trident Innovador del Departament de Recerca i Universitats per transformar protocols teòrics en operacions reals i precises al laboratori.
Els semiconductors s’han consolidat com una peça estratègica per a la innovació tecnològica i industrial de Catalunya i d’Europa. Ja no són només un component essencial de l’electrònica, sinó una peça central en àmbits com la digitalització, la intel·ligència artificial, la mobilitat intel·ligent, la transició energètica i les tecnologies quàntiques. La seva cadena de valor és extensa i combina recerca fonamental, materials, disseny, fabricació, metrologia, prototipatge, integració i talent especialitzat.
A Catalunya, aquest àmbit s’ha consolidat com un eix de política científica, tecnològica i industrial. El reportatge del Pla de Doctorats Industrials (Pla DI) “L’impacte estratègic dels Doctorats Industrials en la indústria dels semiconductors a Catalunya” ja situava el programa com una peça per enfortir aquest ecosistema a partir de projectes desenvolupats entre empreses, universitats i centres de recerca. El text, publicat al web del Pla DI, destacava que la cadena de valor dels semiconductors requereix capacitats diverses i una connexió efectiva entre coneixement, formació doctoral i entorn productiu.
Aquest marc s’ha reforçat recentment amb la constitució del patronat de la Fundació InnoFAB, adscrita al Departament de Recerca i Universitats. La nova infraestructura estarà dedicada al desenvolupament i prototipatge de micro i nanotecnologies basades en semiconductors avançats, amb una inversió prevista de prop de 400 milions d’euros i una sala blanca de 2.000 m². El seu objectiu és cobrir el procés “Lab-to-Fab”, és a dir, facilitar que innovacions desenvolupades als laboratoris puguin avançar cap a productes industrials. El projecte s’emmarca en el Trident Innovador i en la voluntat de consolidar Catalunya com un nucli europeu en el desenvolupament de xips, amb una atenció especial al pas del laboratori a la producció industrial.
És en aquest context que s’inscriu el doctorat industrial de Núria Urgell Ollé, desenvolupat entre IDEADED i la Universitat Autònoma de Barcelona. La seva recerca se situa en l’àmbit del control quàntic òptim i aborda una qüestió central per al desenvolupament de tecnologies quàntiques: com portar protocols dissenyats en models teòrics a condicions d’implementació experimental, tenint en compte les limitacions reals dels sistemes i dels dispositius disponibles.
IDEADED i el context industrial del projecte
IDEADED és una empresa catalana de tecnologia profunda amb seu a Viladecans que treballa en semiconductors avançats, nous materials i tecnologies de control quàntic. La seva activitat combina recerca aplicada, desenvolupament tecnològic i una clara orientació industrial. La companyia participa en el programa des de 2022 amb cinc projectes de doctorat industrial. Que aquest projecte es desenvolupi entre la UAB i IDEADED no és un detall logístic, sinó una part essencial del seu sentit. El doctorat industrial situa la recerca en un espai on la pregunta científica conviu, des del principi, amb les condicions materials de la seva possible aplicació. En el cas de Núria Urgell, això vol dir treballar en un entorn on teoria, experiment i tecnologia real no són capes separades, sinó parts d’un mateix procés.
IDEADED aporta una dimensió industrial que dona consistència al projecte. L’empresa treballa en semiconductors i tecnologia profunda, i això fa que la recerca de la Núria no quedi desconnectada del context tecnològic en què les tecnologies quàntiques hauran d’encaixar. La seva tesi no s’entén només com un exercici acadèmic, sinó com una recerca connectada amb problemes concrets i limitacions reals, en un espai on es pot moure entre projectes teòrics i experimentals. Com diu ella mateixa, “treballar dins l’empresa fa que tot això estigui connectat amb problemes concrets i amb limitacions reals.”
Això explica també per què el projecte posa tant d’èmfasi en la viabilitat. No n’hi ha prou que un model sigui elegant o matemàticament sòlid. Cal que, un cop passa pel filtre del laboratori, continuï sent útil. Aquí és on la col·laboració amb l’empresa afegeix valor: obliga a reformular les preguntes amb una mirada més realista i a pensar, des del principi, en els límits del sistema. La mateixa Núria ho deixa clar quan parla del seu dia a dia: “En el meu cas, per exemple, puc moure’m entre projectes teòrics i experimentals, i això és precisament el que més valoro.” Aquesta mobilitat és una de les grans fortaleses del doctorat industrial, perquè permet entendre com es tradueixen les idees en procediments concrets i, alhora, com les limitacions del món real obliguen a refinar la teoria. És una manera de fer recerca que exigeix rigor, però també flexibilitat.
Control quàntic òptim per portar la teoria al laboratori
El centre del projecte és menys abstracte del que podria semblar d’entrada. La recerca de Núria Urgell no parteix només de la pregunta sobre què es pot arribar a fer en quàntica, sinó de com fer que un protocol funcioni quan surt del model teòric i s’ha d’executar en un sistema físic concret. És aquí on entra el control quàntic òptim, i especialment la seva dimensió temporal: completar una operació abans que el sistema es degradi.
El doctorat industrial situa aquesta recerca en un entorn on la formulació teòrica i les condicions experimentals no avancen per separat. Aquesta connexió és rellevant perquè, en tecnologies quàntiques, la qualitat d’un model no depèn només de la seva coherència matemàtica, sinó també de la possibilitat d’identificar quins paràmetres es poden controlar, quines magnituds es poden mesurar i quines limitacions imposa la plataforma experimental. “M’interessava el repte de la viabilitat”, explica la doctoranda. I ho precisa encara més: “El meu treball se centra en el control òptim, per trobar el camí més ràpid per executar una operació (com una porta quàntica) abans que el sistema es degradi.” Aquesta és, de fet, la clau del projecte: no perseguir una idea elegant en abstracte, sinó trobar una seqüència d’acció prou ràpida i robusta per poder funcionar en un entorn experimental real.
En tecnologies quàntiques, el temps no és només una variable d’eficiència. És una condició de possibilitat. Els sistemes són sensibles i petites pertorbacions o limitacions del muntatge poden alterar-ne l’evolució. Per això, el repte no és únicament definir què hauria de passar en un model ideal, sinó dissenyar una seqüència que pugui executar-se amb els recursos reals disponibles. Urgell ho formula amb precisió: “No busquem només que funcioni en el paper, sinó que el protocol sigui executable en plataformes reals on cada nanosegon compta.”, situant la recerca en el terreny de la implementació: què es pot fer, amb quines eines i dins de quins límits. A més, descriu el repte amb una honestedat poc habitual en els relats de tecnologia avançada: “Jo diria que més que gestionar una pressió, el que cal és gestionar bé les expectatives.” Una frase que resumeix bé l’esperit del seu projecte. En un camp com la quàntica, on el relat de futur sovint corre més de pressa que la capacitat real de desplegament, la doctoranda industrial insisteix a posar el focus en què es pot fer avui, amb les eines disponibles avui.
Preguntada per com explicar la idea del seu projecte a algú sense formació en física, recorre a una imatge senzilla: “Imagina que has de travessar un riu amb una barca molt petita per arribar a un punt exacte de l’altra riba abans que es faci fosc i perdis l’orientació”. La metàfora serveix per entendre una idea central del control quàntic: no es tracta només d’arribar al resultat desitjat, sinó de fer-ho amb un sistema sensible, en un temps limitat i amb instruments de control imperfectes. Aquest és el punt en què la seva recerca guanya dimensió aplicada. “Des de la meva perspectiva”, afegeix la doctoranda, “el control és el que permet convertir una idea teòrica en una operació real, precisa i repetible.” Una cita que podria funcionar gairebé com una definició del projecte, resumint bé la seva ambició i també el seu límit: fer que la teoria no es quedi en una formulació correcta, sinó que es converteixi en una acció que pugui provar-se, validar-se i, eventualment, transferir-se.
"El control és el que permet convertir una idea teòrica en una operació real, precisa i repetible."
Limitacions, robustesa i viabilitat
En física quàntica, els models teòrics permeten imaginar protocols molt precisos sota condicions ideals, però el problema real apareix quan aquests protocols s’han de portar al laboratori. És en aquest pas on emergeixen les limitacions: no tots els paràmetres es poden controlar amb exactitud, el muntatge experimental té imperfeccions i el comportament del sistema pot desviar-se del que preveu el model. La recerca de Núria Urgell parteix justament d’aquest desfasament entre la pissarra i la realitat, i vol reduir-lo amb protocols de control que siguin executables amb les eines disponibles.
La doctoranda destaca que els sistemes disponibles són limitats i que, per això, el seu treball busca seqüències de control robustes, capaces d’arribar al resultat previst fins i tot quan el sistema no respon exactament com prediu el model. Ho explica amb una formulació molt clara: “El repte és que a la pissarra pots imaginar que controles cada detall, però a la realitat els ‘botons’ que realment podem tocar al laboratori són molt limitats.” En aquest marc, la robustesa es converteix en un criteri central. Un protocol no és útil només perquè funcioni en un escenari ideal; ho ha de fer també quan el sistema s’allunya lleugerament de les condicions previstes o quan el hardware imposa restriccions. Per això Urgell remarca que “busquem seqüències de control que siguin robustes per la seva pròpia estructura”. L’objectiu és que l’operació arribi al resultat esperat encara que l’experiment no sigui perfecte.
Fer recerca entre teoria, experiment i empresa
Un dels aspectes més interessants del projecte és que obliga a repensar què vol dir fer una tesi doctoral quan la recerca no es desenvolupa només dins la universitat. En el cas de Núria Urgell, el doctorat manté tot el rigor propi d’una tesi en física quàntica, però es fa en un entorn on les restriccions d’implementació pesen des del principi. Això canvia la manera de formular les preguntes i també la manera d’entendre què és una contribució útil.
Per a Urgell, aquesta posició entre universitat i empresa té un valor formatiu difícil de reproduir en altres itineraris. En un camp com la quàntica, encara molt vinculat a la recerca fonamental i al desenvolupament de models teòrics, la connexió amb la universitat continua sent essencial. Però el fet de desenvolupar la tesi dins d’una empresa permet incorporar una altra dimensió: la dels problemes concrets, les prioritats tecnològiques i les limitacions que apareixen quan una idea s’aproxima a la seva possible implementació. “Un doctorat industrial et dona una perspectiva molt difícil de tenir per una altra via”, afirma. Aquesta perspectiva combina, d’una banda, “tota la profunditat d’un doctorat” i el contacte amb les preguntes que es formula el camp des de la universitat; i, de l’altra, la possibilitat de treballar en un entorn empresarial on la recerca està connectada amb problemes i restriccions reals.
També hi ha un aprenentatge menys visible, però molt important: entendre com funciona una empresa des de dins. La Núria destaca que aquesta experiència li permet veure com es prenen decisions reals, com es prioritzen línies de treball i quins factors, més enllà de la dimensió purament científica, marquen l’evolució dels projectes. És una dimensió que amplia la formació doctoral i la fa més transversal. Per això el projecte no es pot llegir només com una tesi sobre control quàntic. És també un exercici de formació en un entorn on el coneixement avança en contacte amb la realitat industrial. I això té un valor clar per al sistema de recerca: forma perfils capaços d’entendre el llenguatge de la universitat i el de l’empresa, i de moure’s entre tots dos amb solvència.
En conclusió, el projecte de Núria Urgell Ollé permet observar, a escala concreta, alguns dels reptes que travessen avui les tecnologies avançades vinculades a la microelectrònica, els semiconductors i la quàntica: formar talent especialitzat, acostar-la recerca a condicions d’implementació real i facilitar el diàleg entre l’entorn acadèmic i l’empresa. En el seu cas, aquesta connexió es concreta en una tesi sobre control quàntic òptim que no busca presentar la quàntica com una promesa immediata, sinó treballar sobre una qüestió precisa: com aprofitar millor les plataformes actuals i com dissenyar protocols que tinguin en compte, des del principi, les limitacions dels sistemes reals.
El resultat és una aproximació al doctorat industrial que combina recerca d’alta complexitat, aprenentatge en un entorn tecnològic real i construcció de vincles dins del programa. Com resumeix la mateixa doctoranda, aquesta combinació ofereix “una formació molt més transversal i aplicada”. En un sector on el coneixement especialitzat, la capacitat experimental i el talent són factors decisius, aquesta és una de les aportacions més rellevants del model.
"Un doctorat industrial et dona una perspectiva molt difícil de tenir per una altra via."
