Una de las características definitorias de los objetos cuánticos es su capacidad para cambiar de un estado excitado a un estado fundamental, sin pasar por ningún estado intermedio.
Las consecuencias de los saltos cuánticos llenan nuestro mundo: la química, por ejemplo, es esencialmente la ciencia de los saltos cuánticos.
Pero aunque es fácil ver las consecuencias de saltos cuánticos, es mucho más difícil observarlos en el acto.
En los últimos años, los físicos han trabajado duramente para ver lograr este hito. Lo han conseguido con fotones, electrones, iones y átomos atrapados, e incluso se ha logrado observar en algunas moléculas. No es fácil, pero se puede lograr.
Pero nunca se ha visto como un objeto macroscópico pasaba de un nivel de energía a otro. Y no es precisamente por que a niveles macroscópicos no se de esa característica, hay muchos ejemplos de ello donde escoger, como la emisión con láser y la superconductividad.
Ahora, Rajamani Vijayaraghavan y algunos compañeros de la Universidad de California, Berkeley, han anunciado haber presenciado un salto cuántico en un objeto macroscópico, por primera vez.
El objeto en cuestión es un qubit superconductor, lo que los físicos llaman a veces un átomo artificial. Básicamente, es un circuito superconductor en el que el flujo de carga en una dirección particular, puede representar un 0, mientras que el flujo en la dirección opuesta puede representar el 1.
Los físicos pueden utilizar un qubit superconductor, bañándolo en fotones de microondas dentro de una cavidad. La interacción entre los fotones y los cambios en las propiedades del qubit , como su fase, pueden medirse cuando salen de la cavidad.
Pero para ver un salto cuántico en un qubit, los fotones tienen que recorrer durante un tiempo bastante largo, alrededor de un microsegundo o menos, y lo fotones son efímeros, y tienden a apartarse mucho antes de esto.
El truco que Vijayaraghavan y su equipo han perfeccionado, se basa en diseñar una cavidad que mantenga los fotones atrapados el tiempo suficiente para experimentar el salto cuántico. Cuando eso sucede, es sencillo de ver. Y el equipo asegura que es “la primera observación de saltos cuánticos en un sistema cuántico macroscópico.”
Por macroscópico, se entiende medidas alrededor de 10 micrómetros de diámetro, el tamaño de un circuito superconductor. Eso es aproximadamente del tamaño de un glóbulo rojo.
Esto es un resultado novedoso, pero también es un potencialmente útil. La capacidad para monitorear qubits saltando de un estado a otro, es una tecnología que podría transformar la computación cuántica. Por ejemplo, los códigos correctores de errores se basan en este tipo de control.
Es más, Vijayaraghavan y sus amigos dicen que sus ideas pueden aplicarse fácilmente a otros tipos de sistemas cuánticos. “Nuestra tecnología puede ser fácilmente integrado en circuitos mixtos, imanes moleculares, vacantes de nitrógeno en el diamante, o puntos cuánticos semiconductores”.
Si resulta ser cierto, podría ser uno de esos avances de ingeniería que pueden utilizarse en potenciales utilidades capaces de funcionar en el mundo real. Vamos a esperar y ver que sucede.
Acceso al archivo original del trabajo: arxiv.org/abs/1009.2969: “Observación de los saltos cuánticos en un átomo artificial superconductor”.
Enlace original: First observation of a macroscopic quantum jump
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