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Primera observación de un salto cuántico macroscópico
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 si bien es fácil ver las consecuencias de los saltos cuánticos, es mucho más difícil atraparlos en el acto.
En los últimos años, los físicos han trabajado duro para observar realmente mientras varios objetos cuánticos dan un salto. Lo han hecho con fotones, electrones, iones y átomos atrapados, incluso algunas moléculas. No es fácil pero se puede hacer
Pero nunca han visto cómo un objeto macroscópico saltaba de un nivel de energía a otro. Eso no es por falta de fenómeno cuántico macroscópico; hay mucho para elegir, como láser y superconductividad.
Todo eso cambia hoy con un anuncio de Rajamani Vijayaraghavan y sus amigos de la Universidad de California, Berkeley, de que han visto saltar un objeto cuántico macroscópico por primera vez.
El objeto en cuestión es un qubit superconductor, lo que los físicos a veces llaman un átomo artificial. El átomo 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 representa 1, por ejemplo.
Los físicos pueden observar un qubit superconductor bañándolo en fotones de microondas dentro de una cavidad. la interacción entre el fotón y el qubit cambia las propiedades del fotón, como su fase, que se puede medir a medida que salen de la cavidad.
Pero para ver un salto de qubit, los fotones tienen que permanecer durante bastante tiempo, alrededor de un microsegundo más o menos. Pero los fotones, al ser cosas efímeras, tienden a alejarse mucho antes de esto.
El truco que Vijayaraghavan y sus amigos han perfeccionado es diseñar una cavidad que mantenga a los fotones ocupados el tiempo suficiente para experimentar el salto. Cuando eso sucede, es fácil de ver. Dicen que es la primera observación de saltos cuánticos en un sistema cuántico macroscópico.
Por macroscópico, se refieren a unos 10 micrómetros de ancho, el tamaño de su circuito superconductor. Eso es aproximadamente del tamaño de un glóbulo rojo.
Es un resultado novedoso, pero también potencialmente útil. La capacidad de monitorear qubits saltando de un estado a otro es una tecnología habilitadora que podría transformar la computación cuántica. Por ejemplo, los códigos de corrección de errores, sin los cuales las computadoras simplemente no funcionan, dependen de este tipo de control.
Es más, Vijayaraghavan y sus amigos dicen que sus ideas se pueden aplicar fácilmente a otros tipos de sistemas cuánticos. Nuestra tecnología se puede integrar fácilmente en circuitos híbridos que involucran imanes moleculares, vacantes de nitrógeno en diamantes o puntos cuánticos semiconductores, dicen.
Si eso resulta ser cierto, este podría ser uno de esos avances de ingeniería que pueden convertir dispositivos de demostración poco prácticos en potencias prácticas capaces de operar en el mundo real. Vamos a esperar y ver.
Ref: arxiv.org/abs/1009.2969 : Observación de saltos cuánticos en un átomo artificial superconductor