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| Sistema mecánico utilizado en el experimento de la primera máquina cuántica. La parte central es la activa, que se contrae y expande en todas direcciones |
Los investigadores llevan mucho tiempo tratando de producir estados cuánticos en objetos mecánicos macroscópicos para controlarlos y han dado el primer paso. Un dispositivo mecánico, diminuto pero visible para el ojo humano, se ha comportado por vez primera como un auténtico sistema cuántico, según un trabajo liderado por Andrew Cleland, investigador de la Universidad de California (EE UU), y que se publica en la revista Nature. Este logro largamente buscado representa que los sistemas mecánicos entran en el terreno de la física cuántica y es un primer paso crucial hacia la investigación del experimento del gato de Schrödinger, un experimento imaginario que concibió este físico en 1935 para exponer uno de los fenómenos de la mecánica cuántica sobre objetos macroscópicos. El éxito del trabajo anuncia una nueva generación de experimentos cuánticos, piensan los expertos, ya que las implicaciones de este descubrimiento son trascendentales para el empleo de dispositivos mecánicos en sistemas de proceso de información cuántica y, en última instancia, para tratar las paradojas que parecen presentarse cuando la teoría cuántica se aplica al mundo macroscópico.
¿Cómo es posible observar el comportamiento cuántico en un sistema mecánico macroscópico? Los investigadores enfriaron el sistema para que alcanzara el estado cuántico, situación en la que todas las vibraciones térmicas son eliminadas. El equipo de Cleland logró construir un resonador mecánico con una frecuencia de oscilación muy alta, cercana a los 6.000 millones de ciclos por segundo, y lo enfrió a una cuadragésima de grado por encima del cero absoluto. El resonador, con un grosor inferior al micrómetro y de cerca de 40 micrómetros de largo, se une eléctricamente a un dispositivo cuántico, un superconductor cuántico de un bit o qubit (unidad cuántica de información), que utilizaron los autores para medir y controlar el estado del resonador.
Mediante un termómetro cuántico de un qubit, los investigadores demostraron el enfriamiento del resonador mecánico, verificando la ausencia, con elevada probabilidad, incluso de la excitación térmica del fonón (modo cuántico de vibración que se encuentra en las redes cristalinas). Entonces emplearon el qubit para excitar un único fonón en el resonador y transferir la excitación muchas veces entre el resonador y el qubit, de modo que dieron los primeros pasos hacia el control cuántico completo de un sistema mecánico. Futuros experimentos requerirán encontrar un régimen de funcionamiento a frecuencias más bajas, dice Markus Aspelmeyer, de la Facultad de Física de la Universidad de Viena (Austria), en la misma revista.Fuente: SINC
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