Jigang Wang explicó pacientemente su último descubrimiento en el control cuántico que podría conducir a una computación súper rápida basada en la mecánica cuántica: mencionó la superconductividad inducida por la luz sin brecha de energía. Mencionó los ritmos cuánticos supercurrentes prohibidos.
Luego retrocedió y aclaró todo eso. Después de todo, el mundo cuántico de materia y energía a escalas de terahercios y nanómetros - billones de ciclos por segundo y billonésimas de metros - sigue siendo un misterio para la mayoría de nosotros.
"Me gusta estudiar el control cuántico de la superconductividad que excede los gigahercios, o miles de millones de ciclos por segundo, cuello de botella en las aplicaciones actuales de computación cuántica", dijo Wang, profesor de física y astronomía en la Universidad Estatal de Iowa.cuya investigación ha sido apoyada por la Oficina de Investigación del Ejército. "Estamos usando la luz terahercios como una perilla de control para acelerar las supercorrientes".
La superconductividad es el movimiento de la electricidad a través de ciertos materiales sin resistencia. Por lo general, ocurre a temperaturas muy, muy frías. Piense -400 Fahrenheit para los superconductores de "alta temperatura".
La luz de Terahercios es luz a frecuencias muy, muy altas. Piense en billones de ciclos por segundo. Es esencialmente ráfagas de microondas extremadamente fuertes y potentes disparando en marcos de tiempo muy cortos.
Wang y un equipo de investigadores demostraron que dicha luz se puede usar para controlar algunas de las propiedades cuánticas esenciales de los estados superconductores, incluido el flujo de supercorriente macroscópica, la simetría rota y el acceso a ciertas oscilaciones cuánticas de muy alta frecuencia que la simetría prohíbe.
Todo suena esotérico y extraño. Pero podría tener aplicaciones muy prácticas.
"Las supercorrientes inducidas por la luz trazan un camino hacia adelante para el diseño electromagnético de las propiedades de los materiales emergentes y las oscilaciones colectivas coherentes para aplicaciones de ingeniería cuántica", escribieron Wang y varios coautores en un artículo de investigación publicado en línea por la revista Fotónica de la naturaleza .
En otras palabras, el descubrimiento podría ayudar a los físicos a "crear computadoras cuánticas increíblemente rápidas empujando las supercorrientes", escribió Wang en un resumen de los hallazgos del equipo de investigación.
Encontrar formas de controlar, acceder y manipular las características especiales del mundo cuántico y conectarlas con problemas del mundo real es un gran impulso científico en estos días. La National Science Foundation ha incluido el "Quantum Leap" en sus "10 grandes ideas"para futuras investigaciones y desarrollos.
"Al explotar las interacciones de estos sistemas cuánticos, las tecnologías de próxima generación para detección, computación, modelado y comunicación serán más precisas y eficientes", dice un resumen del apoyo de la fundación científica a los estudios cuánticos ". Para alcanzar estas capacidades, los investigadoresnecesitan comprender la mecánica cuántica para observar, manipular y controlar el comportamiento de las partículas y la energía en dimensiones al menos un millón de veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano ".
Wang y sus colaboradores: Xu Yang, Chirag Vaswani y Liang Luo del estado de Iowa, responsables de instrumentación y experimentos de terahercios; Chris Sundahl, Jong-Hoon Kang y Chang-Beom Eom de la Universidad de Wisconsin-Madison, responsables demateriales superconductores de alta calidad y sus caracterizaciones; Martin Mootz e Ilias E. Perakis, de la Universidad de Alabama en Birmingham, responsables de la construcción de modelos y simulaciones teóricas, están avanzando en la frontera cuántica al encontrar nuevos estados de flujo de supercorriente macroscópica y desarrollando controles cuánticos para el cambioy modulándolos.
Un resumen del estudio del equipo de investigación dice que los datos experimentales obtenidos de un instrumento de espectroscopía de terahercios indican que la sintonización de las ondas de luz de terahercios es una herramienta universal "y es clave para impulsar las funcionalidades cuánticas para alcanzar sus límites finales en muchas disciplinas transversales"como los mencionados por la fundación científica.
Y así, los investigadores escribieron: "Creemos que es justo decir que el presente estudio abre una nueva arena de electrónica superconductora de ondas de luz a través del control cuántico de terahercios durante muchos años".
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Iowa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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