La investigación de la doctoranda industrial Núria Urgell en la optimización del tiempo de ejecución en sistemas cuánticos se inscribe en los ejes de la estrategia del Trident Innovador del Departamento de Investigación y Universidades para transformar protocolos teóricos en operaciones reales y precisas en el laboratorio.
Los semiconductores se han consolidado como una pieza estratégica para la innovación tecnológica e industrial de Cataluña y de Europa . Ya no sólo son un componente esencial de la electrónica, sino una pieza central en ámbitos como la digitalización, la inteligencia artificial, la movilidad inteligente, la transición energética y las tecnologías cuánticas. Su cadena de valor es extensa y combina investigación fundamental, materiales, diseño, fabricación, metrología, prototipado, integración y talento especializado.
En Cataluña, este ámbito se ha consolidado como un eje de política científica, tecnológica e industrial. El reportaje del Plan de Doctorados Industriales (Plan DI) » El impacto estratégico de los Doctorados Industriales en la industria de los semiconductores en Cataluña » ya situaba el programa como una pieza para fortalecer este ecosistema a partir de proyectos desarrollados entre empresas, universidades y centros de investigación. El texto, publicado en la web del Plan DI, destacaba que la cadena de valor de los semiconductores requiere capacidades diversas y una conexión efectiva entre conocimiento, formación doctoral y entorno productivo.
Este marco se ha reforzado recientemente con la constitución del patronato de la Fundación InnoFAB, adscrita al Departamento de Investigación y Universidades. La nueva infraestructura estará dedicada al desarrollo y prototipado de micro-nanotecnologías basadas en semiconductores avanzados, con una inversión prevista de cerca de 400 millones de euros y una sala blanca de 2.000 m². Su objetivo es cubrir el proceso «Lab-to-Fab», es decir, facilitar que innovaciones desarrolladas en los laboratorios puedan avanzar hacia productos industriales . El proyecto se enmarca en el Trident Innovador y en la voluntad de consolidar Cataluña como un núcleo europeo en el desarrollo de chips, con especial atención al paso del laboratorio a la producción industrial.
Es en este contexto en el que se inscribe el doctorado industrial de Núria Urgell Ollé, desarrollado entre IDEADED y la Universidad Autónoma de Barcelona. Su investigación se sitúa en el ámbito del control cuántico óptimo y aborda una cuestión central para el desarrollo de tecnologías cuánticas: cómo llevar protocolos diseñados en modelos teóricos a condiciones de implementación experimental , teniendo en cuenta las limitaciones reales de los sistemas y dispositivos disponibles.
IDEADED y el contexto industrial del proyecto
IDEADED es una empresa catalana de tecnología profunda con sede en Viladecans que trabaja en semiconductores avanzados, nuevos materiales y tecnologías de control cuántico . Su actividad combina investigación aplicada, desarrollo tecnológico y clara orientación industrial. La compañía participa en el programa desde 2022 con cinco proyectos de doctorado industrial. Que este proyecto se desarrolle entre la UAB e IDEADED no es un detalle logístico, sino parte esencial de su sentido. El doctorado industrial sitúa la investigación en un espacio en el que la pregunta científica convive, desde el principio, con las condiciones materiales de su posible aplicación. En el caso de Núria Urgell, esto significa trabajar en un entorno en el que teoría, experimento y tecnología real no son capas separadas, sino partes de un mismo proceso.
IDEADED aporta una dimensión industrial que da consistencia al proyecto. La empresa trabaja en semiconductores y tecnología profunda, lo que hace que la investigación de Núria no quede desconectada del contexto tecnológico en el que las tecnologías cuánticas deberán encajar . Su tesis no se entiende sólo como un ejercicio académico, sino como una investigación conectada con problemas concretos y limitaciones reales, en un espacio en el que se puede mover entre proyectos teóricos y experimentales. Como dice ella misma, » trabajar dentro de la empresa hace que todo esto esté conectado con problemas concretos y con limitaciones reales .»
Esto explica también por qué el proyecto pone tanto énfasis en la viabilidad. No es suficiente que un modelo sea elegante o matemáticamente sólido. Es necesario que, una vez pasa por el filtro del laboratorio, siga siendo útil. Aquí es donde la colaboración con la empresa añade valor: obliga a reformular las preguntas con una mirada más realista ya pensar desde el principio en los límites del sistema. Núria lo deja claro cuando habla de su día a día: “ En mi caso, por ejemplo, puedo moverme entre proyectos teóricos y experimentales, y eso es precisamente lo que más valoro. ” Esta movilidad es una de las grandes fortalezas del doctorado industrial, porque permite entender cómo se traducen las ideas en procedimientos concretos y, a la vez, como las limitaciones del mundo real. Es una manera de investigar que exige rigor, pero también flexibilidad.
Control cuántico óptimo para llevar la teoría al laboratorio
El centro del proyecto es menos abstracto de lo que podría parecer de entrada. La búsqueda de Núria Urgell no parte sólo de la pregunta sobre qué se puede llegar a hacer en cuántica, sino de cómo hacer que un protocolo funcione cuando sale del modelo teórico y debe ejecutarse en un sistema físico concreto. Es aquí donde entra el control cuántico óptimo, y especialmente su dimensión temporal: completar una operación antes de que el sistema se degrade.
El doctorado industrial sitúa esta investigación en un entorno en el que la formulación teórica y las condiciones experimentales no avanzan por separado. Esta conexión es relevante porque, en tecnologías cuánticas, la calidad de un modelo no depende sólo de su coherencia matemática, sino también de la posibilidad de identificar qué parámetros pueden controlarse , qué magnitudes se pueden medir y qué limitaciones impone la plataforma experimental. » Me interesaba el reto de la viabilidad « , explica la doctoranda. Y lo precisa aún más: » Mi trabajo se centra en el control óptimo, para encontrar el camino más rápido para ejecutar una operación (como una puerta cuántica) antes de que el sistema se degrade. «
En tecnologías cuánticas, el tiempo no es sólo una variable de eficiencia. Es una condición de posibilidad. Los sistemas son sensibles y pequeñas perturbaciones o limitaciones del montaje pueden alterar su evolución. Por eso, el reto no es únicamente definir qué debería ocurrir en un modelo ideal, sino diseñar una secuencia que pueda ejecutarse con los recursos reales disponibles . Urgell lo formula con precisión: » No buscamos sólo que funcione en el papel, sino que el protocolo sea ejecutable en plataformas reales donde cada nanosegundo cuenta «, situando la búsqueda en el terreno de la implementación: qué se puede hacer, con qué herramientas y dentro de qué límites. Además, describe el reto con una honestidad poco habitual en los relatos de tecnología avanzada: “ Yo diría que más que gestionar una presión, lo que hace falta es gestionar bien las expectativas ”. Una frase que resume bien el espíritu de su proyecto. En un campo como la cuántica, donde el relato de futuro corre a menudo más rápido que la capacidad real de despliegue, la doctoranda industrial insiste en poner el foco en que se puede hacer hoy, con las herramientas disponibles hoy.
Preguntada por cómo explicar la idea de su proyecto a alguien sin formación en física, recurre a una imagen sencilla: “Imagina que tienes que atravesar un río con una barca muy pequeña para llegar a un punto exacto de la otra orilla antes de que oscurezca y pierdas la orientación«. La metáfora sirve para entender una idea central del control cuántico: no se trata sólo de llegar al resultado deseado, sino de hacerlo con un sistema sensible, en un tiempo limitado y con instrumentos de control imperfectos. Este es el punto en el que su investigación gana dimensión aplicada. «Desde mi perspectiva”, añade la doctoranda, “el control es lo que permite convertir una idea teórica en una operación real, precisa y repetible.” Una cita que podría funcionar casi como una definición del proyecto, resumiendo bien su ambición y también su límite: hacer que la teoría no se quede en una formulación correcta, sino que se convierta en una acción que pueda probarse, validarse y, eventualmente, transferirse.
"El control es lo que permite convertir una idea teórica en una operación real, precisa y repetible."
Limitaciones, robustez y viabilidad
En física cuántica, los modelos teóricos permiten imaginar protocolos muy precisos bajo condiciones ideales, pero el problema real aparece cuando estos protocolos deben llevarse al laboratorio . Es en este paso donde emergen las limitaciones: no todos los parámetros pueden controlarse con exactitud, el montaje experimental tiene imperfecciones y el comportamiento del sistema puede desviarse de lo que prevé el modelo. La búsqueda de Núria Urgell parte justamente de ese desfase entre la pizarra y la realidad, y quiere reducirlo con protocolos de control que sean ejecutables con las herramientas disponibles.
La doctoranda destaca que los sistemas disponibles son limitados y que, por eso, su trabajo busca secuencias de control robustas, capaces de llegar al resultado previsto incluso cuando el sistema no responde exactamente como predice el modelo. Lo explica con una formulación muy clara: » El reto es que en la pizarra puedes imaginar que controlas cada detalle, pero en la realidad los ‘botones’ que realmente podemos tocar en el laboratorio son muy limitados. » En este marco, la robustez se convierte en un criterio central. Un protocolo no es útil sólo para que funcione en un escenario ideal; lo debe hacer también cuando el sistema se aleja ligeramente de las condiciones previstas o cuando el hardware impone restricciones. Por eso Urgell remarca que » buscamos secuencias de control que sean robustas por su propia estructura «. El objetivo es que la operación llegue al resultado esperado aunque el experimento no sea perfecto.
Investigar entre teoría, experimento y empresa
Uno de los aspectos más interesantes del proyecto es que obliga a repensar qué significa hacer una tesis doctoral cuando la investigación no se desarrolla sólo dentro de la universidad . En el caso de Núria Urgell, el doctorado mantiene todo el rigor propio de una tesis en física cuántica, pero se realiza en un entorno donde las restricciones de implementación pesan desde el principio. Esto cambia la forma de formular las preguntas y también la forma de entender qué es una contribución útil.
Para Urgell, esa posición entre universidad y empresa tiene un valor formativo difícil de reproducir en otros itinerarios. En un campo como la cuántica, todavía muy vinculado a la investigación fundamental y al desarrollo de modelos teóricos, la conexión con la universidad sigue siendo esencial. Pero desarrollar la tesis dentro de una empresa permite incorporar otra dimensión: la de los problemas concretos, las prioridades tecnológicas y las limitaciones que aparecen cuando una idea se aproxima a su posible implementación. » Un doctorado industrial te da una perspectiva muy difícil de tener por otra vía» , afirma. Esta perspectiva combina, por un lado, » toda la profundidad de un doctorado » y el contacto con las preguntas que se formula el campo desde la universidad; y, por otro, la posibilidad de trabajar en un entorno empresarial en el que la investigación está conectada con problemas y restricciones reales.
También hay un aprendizaje menos visible, pero muy importante: entender cómo funciona una empresa desde dentro . Núria destaca que esta experiencia le permite ver cómo se toman decisiones reales, cómo se priorizan líneas de trabajo y qué factores, más allá de la dimensión puramente científica, marcan la evolución de los proyectos. Es una dimensión que amplía la formación doctoral y la hace más transversal. Por eso el proyecto no se puede leer sólo como una tesis sobre control cuántico. Es también un ejercicio de formación en un entorno en el que el conocimiento avanza en contacto con la realidad industrial. Y esto tiene un valor claro para el sistema de investigación: forma perfiles capaces de entender el lenguaje de la universidad y el de la empresa, y de moverse entre ambos con solvencia.
En conclusión, el proyecto de Núria Urgell Ollé permite observar, a escala concreta, algunos de los retos que atraviesan hoy las tecnologías avanzadas vinculadas a la microelectrónica, semiconductores y cuántica: formar talento especializado, acercarla investigación a condiciones de implementación real y facilitar el diálogo entre el entorno académico y la empresa. En su caso, esta conexión se concreta en una tesis sobre control cuántico óptimo que no busca presentar la cuántica como una promesa inmediata, sino trabajar sobre una cuestión precisa: cómo aprovechar mejor las plataformas actuales y cómo diseñar protocolos que tengan en cuenta, desde el principio, las limitaciones de los sistemas reales.
El resultado es una aproximación al doctorado industrial que combina investigación de alta complejidad, aprendizaje en un entorno tecnológico real y construcción de vínculos dentro del programa. Como resume la propia doctoranda, esta combinación ofrece » una formación mucho más transversal y aplicada «. En un sector donde el conocimiento especializado, la capacidad experimental y el talento son factores decisivos, ésta es una de las aportaciones más relevantes del modelo.
"Un doctorado industrial te da una perspectiva muy difícil de tener por otra vía."
