La investigació ha sigut supervisada per María José Martínez-Pérez, David Zueco i Eugenio Coronado. La contribució de l’Institut de Ciència Molecular de la Universitat de València (ICMol) ha sigut especialment rellevant en l’àmbit dels materials. Eugenio Coronado, juntament amb Samuel Mañas-Valero, Carla Boix-Constant i Iván Gómez-Muñoz, van participar en l’elecció, síntesi i integració en dispositius (cavitats) dels materials magnètics dissenyats per a l’estudi.

En els ordinadors quàntics i altres tecnologies emergents, un dels grans desafiaments és aconseguir que els qbits puguen comunicar-se entre si de manera eficient i controlada. Tradicionalment, aquesta comunicació s’ha fet mitjançant fotons, les partícules associades a la llum. No obstant això, quan es treballa amb qbits d’espín —basats en propietats magnètiques d’àtoms o molècules—, els fotons de microones no s’acoblen de manera eficaç.

El nou estudi proposa una alternativa: utilitzar magnons. Els magnons, també anomenats ones d’espín, són excitacions col·lectives que apareixen en materials magnètics. De manera anàloga a com una ona es propaga en l’aigua, els moments magnètics del material oscil·len i es propaguen a través del mitjà magnètic. Com que poden confinar-se en espais molt més xicotets que els fotons, els magnons ofereixen una via més prometedora per a acoblar-se fortament amb els qbits d’espín, la qual cosa pot permetre una comunicació més eficient entre els qbits.

Per demostrar-ho, l’equip va combinar dos tipus de materials. D’una banda, va emprar CrSBr, un material format per capes magnètiques. D’altra banda, va utilitzar GdW10, una molècula magnètica que pot comportar-se com un qbit d’espín. Al col·locar el cristall molecular sobre el material magnètic, l’equip investigador  va observar que els dos sistemes no sols interactuen, sinó que arriben a l’anomenat règim d’acoblament fort, en el qual intercanvien energia de manera coherent.

Una de les claus del treball és que aquesta interacció pot controlar-se de manera senzilla mitjançant un camp magnètic extern. Quan canvia l’orientació del camp, el personal investigador  modifica la quiralitat dels magnons, és a dir, el sentit en el qual processa la seua excitació magnètica. Aquest control permet activar o afeblir la interacció magnó-qbit sense necessitat de redissenyar el dispositiu, sinó simplement canviant l’orientació del camp aplicat.

El resultat suposa la primera demostració experimental d’una cavitat magnònica, una nova plataforma quàntica en la qual els magnons substitueixen els fotons com a mediadors de la interacció quàntica. Aquesta aproximació obri noves possibilitats per a estudiar i controlar qbits d’espín, que són interessants perquè poden mantenir la informació quàntica durant molt de temps, encara que fins ara ha sigut difícil connectar-los eficaçment entre si.

A llarg termini, aquesta estratègia podria contribuir al desenvolupament de dispositius quàntics més compactes i eficients, al disseny de noves formes de comunicació entre qbits magnètics i a l’avanç de tecnologies quàntiques basades exclusivament en materials magnètics. El treball també reforça la línia d’investigació de l’ICMol en materials moleculars i magnètics per a tecnologies quàntiques, un àmbit en el qual el grup d’Eugenio Coronado compta amb una àmplia trajectòria.

Referència de l’article: García-Pons, D., Pérez-Bailón, J., Boix-Constant, C., Gómez-Muñoz, I., del Arco, X., Mañas-Valero, S., Coronado, E., Zueco, D. y Martínez-Pérez, M. J. “Strong spin-magnon coupling in a van der Waals magnet with tunable chiral symmetry”. Newton, 2026. https://doi.org/10.1016/j.newton.2026.100515