Científicos hacen un nuevo avance hacia la informática cuántica

Físicos de Stanford han desarrollado una versión cuántica del tornillo de Arquímedes: en lugar de agua, lleva grupos frágiles de átomos de gas a estados de energía cada vez más altos sin colapsar, informa DPA.

Según publica la revista Science, añadiendo un toque magnético a un exótico experimento cuántico, los físicos produjeron un gas cuántico unidimensional ultraestable con estados de “cicatriz” nunca antes vistos, una característica que algún día podría ser útil para asegurar la informática cuántica.

Se cuenta que el matemático griego Arquímedes se encontró con un invento mientras viajaba por Egipto que más tarde llevaría su nombre: una máquina que constaba de un tornillo alojado dentro de un tubo hueco que atrapaba y extraía agua al girar.

“Mi expectativa para nuestro sistema era que la estabilidad del gas sólo cambiaría un poco”, explicó el autor principal del nuevo descubrimiento y profesor de Física Benjamin Lev.

Los investigadores también observaron el desarrollo de estados de cicatrices: trayectorias extremadamente raras de partículas en un sistema cuántico caótico en el que las partículas vuelven sobre sus pasos repetidamente como huellas superpuestas en el bosque. Los estados de cicatriz son de particular interés porque pueden ofrecer un refugio protegido para la información codificada en un sistema cuántico.

El experimento de Stanford es el primer ejemplo del estado de la cicatriz en un gas cuántico de muchos cuerpos y sólo el segundo avistamiento del fenómeno en el mundo real.

Lev se especializa en experimentos que amplían nuestra comprensión sobre cómo diferentes partes de un sistema cuántico de muchos cuerpos se asientan en la misma temperatura o equilibrio térmico. Esta es un área de investigación emocionante porque resistir esta llamada “termalización” es clave para crear sistemas cuánticos estables que podrían impulsar nuevas tecnologías, como las computadoras cuánticas.

El equipo exploró lo que sucedería si modificaran un sistema experimental de muchos cuerpos muy inusual, llamado super gas Tonks-Girardeau. Se trata de gases cuánticos unidimensionales muy excitados (átomos en estado gaseoso que están confinados a una sola línea de movimiento) que han sido sintonizados de tal manera que sus átomos desarrollan fuerzas de atracción extremadamente fuertes entre sí.

Lo bueno de ellos es que, incluso bajo fuerzas extremas, teóricamente no deberían colapsar en una masa en forma de bola (como lo harán los gases normales). Sin embargo, en la práctica, colapsan debido a imperfecciones experimentales. Lev, que tiene una predilección por el disprosio, elemento fuertemente magnético, se preguntó qué pasaría si él y sus estudiantes crearan un gas súper Tonks-Girardeau con átomos de disprosio y alteraran sus orientaciones magnéticas. ¿Quizás resistirían el colapso un poco mejor que los gases no magnéticos?

“Nuestras expectativas eran que no cambiaría mucho. Pensamos que aún colapsaría, pero no tan fácilmente -dijo Lev-. Vaya, nos equivocamos”. Su variación de disprosio terminó produciendo un gas súper Tonks-Girardeau que se mantuvo estable

Lev y su equipo está desarrollando la ciencia necesaria para impulsar esa revolución de la tecnología cuántica que muchos predicen que se avecina.