Abre puerta al mundo cuántico

Un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Iowa (EE.UU.) asegura haber descubierto un mundo fascinante e impensado por la física tradicional.

Han utilizado ondas luminosas a altas frecuencias para acelerar superconductores (materiales que pueden conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía) y acceder a propiedades únicas de la física cuántica.

Los expertos del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE.UU., asociado a la universidad, aseguran que han hecho los primeros experimentos para utilizar pulsos de luz a frecuencias de terahercios (billones de pulsos por segundo) para acelerar electrones conocidos como pares de Cooper.

Y de acuerdo con un estudio publicado en la revista Physical Review Letters, tras rastrear la luz emitida por los pares de electrones acelerados, encontraron "emisiones de luz del segundo armónico" o una luz al doble de la frecuencia entrante utilizada para acelerar los electrones.

"Se supone que estas emisiones de terahercios del segundo armónico están prohibidas en los superconductores (por las leyes de la física). Esto va en contra de la sabiduría convencional", dijo Jigang Wang, el autor principal del estudio al servicio de noticias de la universidad.

El equipo lo ha denominado "luz prohibida" y asegura que se trata de "un descubrimiento fundamental para la materia cuántica".

Hallazgo

De acuerdo con la investigación publicada en Physical Review Letters, los científicos utilizaron una herramienta llamada espectroscopía de terahercios cuánticos, que puede visualizar y dirigir el flujo de los electrones.

El equipo utiliza flashes láser a una frecuencia de billones de pulsos por segundo, lo que ayuda a acelerar los superconductores y, por tanto, acceder a nuevos estados cuánticos de la materia.

"La luz prohibida nos da acceso a una clase exótica de fenómenos cuánticos, es decir, la energía y las partículas a pequeña escala de átomos", según explicó Ilias Perakis, profesor de Física en la Universidad de Alabama, en Birmingham, y uno de los coautores del estudio.

Uso

De acuerdo con el estudio, los científicos creen que las emisiones de "luz prohibida" podrían aplicarse para la fabricación de computadoras cuánticas de alta velocidad, así como en las comunicaciones y otras tecnologías.

"Encontrar formas de controlar, acceder y manipular las características especiales del mundo cuántico y conectarlas con problemas del mundo real es un gran impulso científico en estos días", comentó Perakis al sitio de la Universidad Estatal de Iowa.

Wang, por su parte, consideró que el estudio y desarrollo de tecnologías asociadas a este descubrimiento permitirá altas velocidades y bajo consumo de energía en futuras estrategias de computación cuántica y electrónica.

Futuro

El futuro será cuántico o no será. Y el mañana que nos espera es apasionante. La cuántica nos permitirá hacer lo que hasta ahora sólo podíamos soñar.

Eso sostiene José Ignacio Latorre, catedrático de Física Teórica en la Universidad de Barcelona, director del Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual y uno de los físicos españoles más reconocidos internacionalmente en el campo de la física cuántica.

Ha pasado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), por el Niels Bohr Institute y que ha visto su trabajo galardonado con varios premios.

Entrevistado por BBC en el marco del Hay Festival de Cartagena en abril de 2020, el científico explicó la Física Cuántica ‘muy sintéticamente’: “Cuando llegamos al mundo de lo más pequeño, al mundo de lo microscópico, las leyes que rigen ese mundo no son las mismas que las que vemos en nuestro día a día, son leyes más sutiles, más peculiares”.

“Pero el hombre, muy poco a poco, durante el siglo XX y durante el siglo XXI ha logrado comprenderlas y actualmente estamos en la situación de empezar a explotarlas, a aprovecharlas (…) Ahora, los humanos hemos llegado al control de la materia a nivel atómico. Aún estamos en la infancia de la Física Cuántica, estamos empezando ahora a comprenderla a fondo. Durante el siglo XX hemos llevado a cabo algunas aplicaciones prácticas y ahora en el siglo XXI estamos realizando lo que se llama "la segunda revolución cuántica".

Aseguró que dentro de las aplicaciones prácticas de la Física Cuántica en el Siglo XX se encuentran todas nuestras comunicaciones, láseres, fibra óptica, resonancia nuclear magnética, el sistema GPS, así como toda la informática. Además, resaltó que la Unión Europea estableció cuatro grandes pilares de progreso relativo: computación, comunicación, simulación y sensores cuánticos.