Nuevos superconductores descubiertos mediante inteligencia artificial

Unos físicos han recurrido a un sistema de inteligencia artificial para que les busque candidatos a superconductor y su estrategia ha tenido éxito: han encontrado dos nuevos superconductores. Este logro representa un paso sustancial hacia la tan anhelada optimización plena de la eficiencia energética gracias a la superconductividad.

El equipo de físicos, integrado, entre otros, por Paivi Torma, de la Universidad de Aalto en Finlandia, y Rose Albu Mustaf, de la Universidad Rice en Houston, Texas, Estados Unidos, ha demostrado cómo la inteligencia artificial puede utilizarse para filtrar una cantidad prácticamente infinita de posibles combinaciones de materiales e identificar candidatos a la superconductividad.

Gracias a este avance, ahora es factible encontrar nuevos superconductores mucho más rápido.

Los superconductores transportan corriente eléctrica con resistencia cero, gracias a un efecto cuántico que solo se manifiesta a temperaturas extremadamente bajas. Estos materiales no solo se usan en computación cuántica, sino que también tienen muchas otras aplicaciones, desde trenes de levitación magnética hasta reactores de fusión nuclear.

Sin embargo, la identificación de estos materiales excepcionales es extremadamente difícil. Cualquier combinación de elementos químicos podría ser un superconductor; sin embargo, pocos lo son. Y los que ya se han descubierto requieren un costoso equipamiento de refrigeración para alcanzar las temperaturas cercanas al cero absoluto (la temperatura más baja que las leyes de la física permiten) que les confieren sus propiedades cuánticas.

La carrera para encontrar un superconductor que funcione a temperatura ambiente y pueda fabricarse a escala industrial está en marcha. Y en ella participan científicos de todas partes del mundo.

“Disponer de materiales superconductores capaces de funcionar a temperatura ambiente cambiaría para siempre la forma en que consumimos energía”, sentencia Torma. Es indudable que si un material de este tipo pudiera reemplazar a los conductores convencionales en, por ejemplo, ordenadores y centros de datos, el consumo energético global podría reducirse drásticamente, junto con la necesidad de disipar el calor no deseado que se genera con los conductores eléctricos convencionales.

Los dos materiales recientemente descubiertos (YRu3B2 y LuRu3B2) obtienen su superconductividad de electrones que forman bandas planas en un patrón conocido como retícula Kagome.

Los materiales YRu3B2 y LuRu3B2 deben su superconductividad a que los electrones forman bandas planas conformando una retícula Kagome. (Imagen: Esa Kapila)

A fin de identificar los dos nuevos superconductores, el equipo se valió de un sistema de aprendizaje automático (una modalidad de inteligencia artificial). Con este sistema fue posible descartar muchas combinaciones y reducir la lista de las prometedoras. Tras una preselección con un algoritmo único, se realizaron cálculos detallados para determinar qué materiales podrían ser superconductores.

Tras la confirmación teórica, se elaboraron muestras de ambos materiales y se pusieron a prueba, confirmándose su superconductividad.

Torma y sus colegas exponen los detalles técnicos de los dos materiales y de cómo los descubrieron mediante inteligencia artificial en la revista académica Physical Review Research, bajo el título “Machine-learning-guided discovery of kagome superconductors YRu3B2 and LuRu3B2”. (Fuente: NCYT de Amazings)