Los investigadores tienen grandes ideas sobre el potencial de la tecnología cuántica, desde redes imposibles de piratear hasta sensores sísmicos. Pero todas estas cosas dependen de una gran hazaña tecnológica: poder construir y controlar sistemas de partículas cuánticas, que se encuentran entre los objetos más pequeños del mundo.universo.
Ese objetivo está ahora un paso más cerca con la publicación de un nuevo método por científicos de la Universidad de Chicago. Publicado el 28 de abril en Naturaleza , el artículo muestra cómo llevar varias moléculas a la vez a un solo estado cuántico, uno de los objetivos más importantes de la física cuántica.
"La gente ha intentado hacer esto durante décadas, así que estamos muy emocionados", dijo el autor principal Cheng Chin, profesor de física en UChicago, quien dijo que ha querido lograr este objetivo desde que era un estudiante de posgrado en elDécada de 1990. "Espero que esto pueda abrir nuevos campos en la química cuántica de muchos cuerpos. Hay evidencia de que hay muchos descubrimientos esperando por ahí".
Uno de los estados esenciales de la materia se llama condensado de Bose-Einstein: cuando un grupo de partículas enfriadas hasta casi el cero absoluto comparten un estado cuántico, todo el grupo comienza a comportarse como si fuera un solo átomo. Es un poco como persuadiruna banda entera para marchar completamente en el paso mientras toca en sintonía - difícil de lograr, pero cuando sucede, se puede abrir un mundo completamente nuevo de posibilidades.
Los científicos han podido hacer esto con átomos durante algunas décadas, pero lo que realmente les gustaría hacer es poder hacerlo con moléculas. Este avance podría servir como base para muchas formas de tecnología cuántica.
Pero debido a que las moléculas son más grandes que los átomos y tienen muchas más partes móviles, la mayoría de los intentos de aprovecharlas se han disuelto en el caos. "Los átomos son objetos esféricos simples, mientras que las moléculas pueden vibrar, rotar, transportar pequeños imanes", dijo Chin.las moléculas pueden hacer tantas cosas diferentes que las hace más útiles y, al mismo tiempo, mucho más difíciles de controlar ".
El grupo de Chin quería aprovechar algunas capacidades nuevas en el laboratorio que estaban disponibles recientemente. El año pasado, comenzaron a experimentar con la adición de dos condiciones.
El primero fue enfriar todo el sistema aún más, hasta 10 nanokelvins, un cabello dividido por encima del cero absoluto. Luego, empaquetaron las moléculas en un espacio de arrastre para que queden planas ". Por lo general, las moléculas quieren moverse hacia adentroen todas direcciones, y si lo permite, son mucho menos estables ", dijo Chin." Confinamos las moléculas para que estén en una superficie 2D y solo puedan moverse en dos direcciones ".
El resultado fue un conjunto de moléculas prácticamente idénticas, alineadas con exactamente la misma orientación, la misma frecuencia vibratoria, en el mismo estado cuántico.
Los científicos describieron este condensado molecular como una hoja prístina de nuevo papel de dibujo para la ingeniería cuántica. "Es el punto de partida ideal absoluto", dijo Chin. "Por ejemplo, si desea construir sistemas cuánticos para contener información, necesitaun borrón y cuenta nueva para escribir antes de que pueda formatear y almacenar esa información ".
Hasta ahora, han podido unir hasta unos pocos miles de moléculas en tal estado y están comenzando a explorar su potencial.
"En la forma tradicional de pensar sobre la química, uno piensa en algunos átomos y moléculas que chocan y forman una nueva molécula", dijo Chin. "Pero en el régimen cuántico, todas las moléculas actúan juntas, en un comportamiento colectivo. Esto abre unUna forma completamente nueva de explorar cómo las moléculas pueden reaccionar juntas para convertirse en un nuevo tipo de molécula.
"Este ha sido uno de mis objetivos desde que era estudiante", agregó, "así que estamos muy, muy contentos con este resultado".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Chicago . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Los astrónomos lanzan un nuevo mapa celeste de los alcances exteriores de la Vía Láctea
Mars tiene los ingredientes adecuados para la vida microbiana actual debajo de su superficie, según un estudio
El helicóptero Ingenuity Mars de la NASA triunfa en el histórico primer vuelo
Efectos genéticos de la radiación de Chernobyl
La nueva tecnología CRISPR ofrece un control incomparable de la herencia epigenética
Red cuántica basada en enredos