La física cuántica se está convirtiendo cada vez más en la base científica de una gran cantidad de nuevas "tecnologías cuánticas". Estas nuevas tecnologías prometen cambiar fundamentalmente la forma en que nos comunicamos, así como mejorar radicalmente el rendimiento de los sensores y de nuestras computadoras más potentes.Los desafíos abiertos para las aplicaciones prácticas son cómo hacer que las diferentes tecnologías cuánticas se comuniquen entre sí. Actualmente, en la mayoría de los casos, los diferentes dispositivos cuánticos son incompatibles entre sí, evitando que estas tecnologías emergentes se unan o conecten entre sí. Una solución propuestapor los científicos es construir objetos mecánicos del tamaño de un nanómetro que vibran de un lado a otro, como un pequeño diapasón vibratorio. Estos "dispositivos nanomecánicos" podrían ser diseñados de tal manera que sus vibraciones sean el mediador entre sistemas cuánticos diferentes.Los dispositivos mecánicos que convierten sus vibraciones mecánicas en luz podrían conectarse y otros dispositivos al woLas redes de fibra óptica de rld, que forman Internet.Un desafío sobresaliente en la física cuántica ha sido construir un dispositivo nanomecánico que convierta las vibraciones mecánico-cuánticas en luz de nivel cuántico, lo que permite conectar dispositivos cuánticos a una Internet cuántica futura.
Los investigadores dirigidos por Simon Gröblacher en TU Delft y Markus Aspelmeyer en la Universidad de Viena ahora se han dado cuenta de un dispositivo tan nanomecánico. Convierte partículas individuales de luz, conocidas como fotones, en vibraciones mecánicas cuánticas, conocidas como fonones, y luegode nuevo, como se informó en el diario Naturaleza . Tradicionalmente, la probabilidad de convertir primero un fotón en un fonón ha sido demasiado pequeña para ser útil. Pero este equipo conjunto aplicó un truco: cada vez que su dispositivo nanomecánico convertía primero un fotón en un fonón, su dispositivo creaba un "señalización "fotón. Al buscar primero este fotón de señalización, los investigadores sabían exactamente cuándo su dispositivo nanomecánico había tenido éxito en la conversión: había convertido la luz en vibraciones de mecánica cuántica de su dispositivo. Luego, utilizando láseres, los investigadores obtuvieron suel dispositivo vuelve a convertir su fonón en luz y emite un fotón. Finalmente, contando cuidadosamente los fotones de señalización y los fotones emitidos, los investigadores demostraron que todo el proceso de conversión ocurrió a nivel cuántico, una sola partícula a la vez ".esto es exactamente lo que se necesita para convertir y almacenar bits cuánticos; lo que también me parece sorprendente ", explica Ralf Riedinger, autor principal del estudio," son las implicaciones para el fundamentoal fisica.Normalmente pensamos en las vibraciones mecánicas en términos de olas, como las olas que viajan a través de un lago, a medida que el agua vibra hacia arriba y hacia abajo.Pero nuestras mediciones son una clara evidencia de que las vibraciones mecánicas también se comportan como partículas.Son auténticas partículas cuánticas de movimiento.Es dualidad onda-partícula, pero con un diapasón de tamaño nano "
El dispositivo nanomecánico en sí mismo es un pequeño haz de silicio, de solo medio micrómetro de ancho, y contiene un patrón regular de agujeros, que atrapa las vibraciones de luz y mecánicas en el mismo lugar. Este haz de tamaño nano vibra de un lado a otro miles de millones deveces cada segundo. Fue fabricado en TU Delft por el equipo del profesor Gröblacher en un chip de silicio y utiliza longitudes de onda de luz infrarroja, exactamente como redes de fibra óptica estándar de la industria, electrónica integrada y circuitos fotónicos emergentes.
"Claramente también vemos el potencial tecnológico a largo plazo", dice Gröblacher. "Tales vibraciones mecánicas cuánticas podrían eventualmente usarse como una 'memoria' para almacenar temporalmente información cuántica dentro de redes o computadoras cuánticas". Una gran visión de futuro esestablecer una Internet cuántica en la que los bits cuánticos, en lugar de los bits clásicos, se distribuyan y procesen en todo el mundo. Al igual que en la Internet actual, la luz se utilizará para el intercambio global de información cuántica. Cómo se puede convertir en una gran variedad deLos diferentes dispositivos cuánticos que estarán disponibles para el almacenamiento y la computación siguen siendo una gran pregunta abierta. "Nuestra investigación indica que los dispositivos nanomecánicos son un candidato prometedor para formar este enlace", refleja Gröblacher.
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Materiales proporcionados por Universidad de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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