Primera observación de un salto cuántico en el mundo macroscópico - principal


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Los físicos han podido observar visto el salto de un átomo artificial de un estado a otro utilizando una técnica de monitoreo que podría tener implicaciones importantes en la computación cuántica

Una de las características que definen a los objetos cuánticos es su capacidad de cambiar de un estado excitado a un estado fundamental sin pasar por estados intermedios.

Nuestro mundo está lleno de consecuencias de estos saltos cuánticos: la química, por ejemplo, es en esencia la ciencia de los saltos cuánticos.

Pero aunque es fácil ver las consecuencias de los saltos cuánticos, en mucho más dificil captarlos en el acto.

En los últimos tiempos, los físicos han trabajado duramente para observar, en efecto, cuando varios objetos dan el salto. Han hecho esto con fotones, electrones, iones y átomos atrapados, e incluso algunas moléculas. No es fácil, pero se puede hacer.

Pero nunca vieron cómo un objeto macroscópico saltaba de un nivel de energía a otro. Esto no es por falta de fenómenos cuánticos macroscópicos; está lleno de éstos para escoger, como la emisión láser y la superconductividad.

Todo esto ha cambiado con un anuncio de Rajamani Vijayaraghavan y sus amigos de la Universidad de California en Berkeley, que han presenciado por primera vez un objeto macroscópico cuántico al saltar.

El objeto en cuestión es un qubit superconductor, lo que en ocasiones los físicos llaman un átomo artificial. El átomo es un circuito superconductor en el que el flujo de cargas en una dirección particular puede representar un 0, mientras que el flujo en la dirección opuesta representa 1.

Los físicos pueden ver un qubit superconductor bañándolo con fotones de microondas dentro de una cavidad. La interacción entre un fotón y el qubit produce un cambio en las propiedades del fotón, tal como su fase, que se puede medir cuando sale de la cavidad.

Pero para ver el salto de un qubit, los fotones tienen que quedarse ahí durante un tiempo bastante largo, alrededor de un microsegundo o algo así. Pero los fotones, al ser muy efímeros, tienden a alejarse mucho antes.

El truco que Vijayaraghavan y su grupo han perfeccionado es el diseño de una cavidad que mantiene los fotones ocupados un tiempo suficiente para experimentar el salto. Cuando eso ocurre, es sencillo verlo. Ellos dicen que es “la primera observación de saltos cuánticos en un sistema cuántico macroscópico.”

Al decir macroscópico quieren siginificar de unos 10 micrómetros de lado, el tamaño de su circuito superconductor. Este es más o menos el tamaño de un glóbulo rojo.

Es un resultado novedoso pero también potencialmente útil. La capacidad para monitorear a los qubits saltando de un estado a otro es una tecnología que podría transformar la computación cuántica. Por ejemplo, los códigos de corrección de errores, sin los cuales las computadoras no pueden funcionar, se basan en este tipo de control.

Es más, Vijayaraghavan y sus colaboradores dicen que sus ideas pueden aplicarse con facilidad a otros tipos de sistemas cuánticos. “Nuestra tecnología puede ser integrada en seguida en circuitos híbridos que involucran imanes moleculares, vacantes de nitrógeno en diamante, o puntos cuánticos en semiconductor.”

Si esto se cumple, podría ser uno de esos avances en ingeniería que pueden convertir dispositivos experimentales imprácticos en algo potente capaz de funcionar en el mundo real. Habrá que esperar y ver.

Referencia de publicación: arxiv.org/abs/1009.2969: Observation Of Quantum Jumps In A Superconducting Artificial Atom

Fuente: Technology Review. Aportado por Eduardo J. Carletti

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