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La capa de invisibilidad cuántica oculta los objetos de la realidad
Las capas de invisibilidad están de moda en estos días. En los últimos años, este blog ha seguido varios intentos de desarrollar capas de invisibilidad para terremotos, acústica y para varias partes del espectro electromagnético. En los últimos días, hemos visto el surgimiento de una nueva generación de capas que pueden ocultar grandes objetos cotidianos en todo el espectro óptico.
Hoy, Jeng Yi Lee y Ray-Kuang Lee de la Universidad Nacional Tsing-Hua en Taiwán llevan la idea de encubrimiento a su límite máximo. Estos chicos han descubierto cómo construir capas de invisibilidad cuántica. Son capas que protegen a los objetos de las propiedades cuánticas del mundo exterior. Eso no es tanto una capa de invisibilidad como una capa de realidad.
La idea es simple en esencia. Las capas de invisibilidad ordinarias funcionan dirigiendo la luz alrededor de una región del espacio para que parezca que no está allí. El enfoque matemático que describe esto se llama óptica de transformación. Comienza con la ecuación de Maxwell que gobierna el comportamiento de la luz a su paso por el espacio.
Una forma de pensar en la luz es como un campo en el espacio. En la óptica de transformación, este campo puede estirarse y exprimirse como una lámina de goma cuando atraviesa ciertos tipos de material. El objetivo es diseñar este material para que estire la hoja alrededor de regiones del espacio y así hacerlas invisibles.
El enfoque desarrollado por Jeng Yi y Ray-Kuang es matemáticamente idéntico a este. Pero en lugar de comenzar con las ecuaciones de Maxwell, comienzan con la ecuación de Schrodinger que gobierna la probabilidad de que un objeto esté presente en una región del espacio.
Su idea es tratar este campo de probabilidad como una lámina de goma que se puede estirar y apretar. Entonces, el objetivo al diseñar una capa de invisibilidad cuántica es estirar esta hoja alrededor de una región del espacio para que la probabilidad de existir dentro de ella sea cero. De hecho, están diseñando una capa que protege su contenido de la realidad.
Aquí hay varias advertencias importantes. La primera es que el escudo estaría diseñado para protegerse de una forma particular de la ecuación de Schrodinger, quizás asociada con electrones, por ejemplo. Eso protegería una región del espacio de las propiedades cuánticas de los electrones cercanos, pero no necesariamente de otras cosas.
Entonces, tal capa proporcionaría protección contra ciertos aspectos de la realidad en lugar de toda ella. Hacer una capa de realidad de banda ancha que se esconda de muchos objetos cuánticos a la vez sería presumiblemente un desafío mucho mayor, si es que es posible.
Otro punto importante es que este artículo es completamente teórico. Jeng Yi y Ray-Kuang proporcionan un tratamiento teórico de una nanoconcha que oculta la región del espacio dentro de ella de los efectos de la materia cercana. Este enfoque demuestra que la idea es posible a nanoescala, al menos en principio.
El gran desafío, por supuesto, será encontrar formas de implementar la técnica de verdad. Eso requerirá una ingeniería impresionante, pero Jeng Yi y Ray-Kuang dicen que debería ser posible utilizando las tecnologías de semiconductores actuales.
Entonces, la idea sería crear una nanopartícula hueca, tal vez de silicio, que protegería su contenido de los electrones que pasan cerca. Eso es algo que podría ser útil para el almacenamiento o procesamiento de información cuántica, por ejemplo.
Esa es una idea interesante que podría estimular un enfoque completamente nuevo de blindaje. Si suena un poco exagerado, vale la pena tener en cuenta la escala de tiempo en la que han surgido las capas de invisibilidad convencionales. La o artículo teórico riguroso que propone la idea apareció el 25 de mayo de 2003 y el documento que describe el primer manto de trabajo apareció el 19 de octubre del mismo año.
Si el desarrollo de capas de invisibilidad cuántica es algo así, podríamos ver una en funcionamiento antes de fin de año.
Ref: arxiv.org/abs/1306.2120 : Oculte la región interior de las nanopartículas Core-Shell con capas invisibles cuánticas