Suelen estar helados.
La mayoría de los materiales cuánticos. Las cosas delicadas que doblegan la física. Los que tienen un loco potencial para la ciencia y la tecnología. Para funcionar, necesitan temperaturas ultrabajas.
¿Sacarlos del refrigerador de un laboratorio? Imposible. Al menos así fue.
Hasta ahora.
Investigadores de la Universidad Estatal de Luisiana (LSU) han creado algo nuevo. Un material cuántico a temperatura ambiente. Está construido sobre oro. En concreto, una fina película de oro sobre una astilla de vidrio. Patrones microscópicos están tallados directamente en ese oro.
Ya se ha publicado un artículo sobre este avance en Nature.
He aquí por qué es importante. Probablemente te hayan dicho que el calor destruye los estados cuánticos. Caos a nivel atómico. Los electrones se enredan. La termodinámica pone un freno al trabajo. Esta nueva configuración cambia el guión. No combate el calor congelando todo. Ignora a los culpables habituales.
Se centra en los fotones. Luz.
Cómo los metacristales plasmónicos filtran la realidad
Este dispositivo está clasificado como metacristal plasmónico. El nombre es denso, pero la mecánica es sencilla. “Plasmónico” se refiere a la luz que produce ondas en la densidad electrónica de la superficie del metal. A estas ondas las llamamos plasmones.
‘Metacristal’ significa que no es natural. Es artificial.
Los pequeños patrones de hendiduras grabados en ese chip de oro actúan como átomos artificiales. Los físicos los llaman metaátomos. Estos dictan cómo pasan los grupos de fotones a través del material. Ese traspaso es el comportamiento cuántico que intentamos aprovechar.
“Al diseñar la distribución de los metaátomos en el metacristal plasmónico, podemos dictar sistemáticamente qué estadísticas cuánticas se permiten pasar”, explica el físico Riley Dawkins.
“El cristal actúa como un filtro estadístico”.
La luz golpea el chip. Viaja sobre el oro. Los metaátomos lo manipulan. Ajustar el tamaño, la forma y el espaciado de las rendijas cambia la salida a nivel cuántico. No es magia. Es una geometría precisa que controla la luz.
Por qué el funcionamiento a temperatura ambiente rompe el molde
Esto permite lo que el equipo llama un transporte robusto.
Los estados cuánticos suelen transportar información. Delicadamente. Pero se degradan cuando interviene el ruido. El nuevo material de LSU puede distinguir entre esos estados. Los mueve del punto A al punto B sin que entre el ruido. Lo más importante es que no requiere refrigeración criogénica para hacerlo.
“Básicamente, lo que sucede es que los diferentes tipos de luz, dependiendo del estado cuántico en el que se encuentren, tienen diferentes propiedades”, dice el físico Omar Magaña-Loga.
“Podemos guiar un estado sobre otro sin pérdida ni ruido… Esto abre la puerta a la tecnología cuántica práctica”.
Ese es un cambio enorme. Todavía no estamos hablando de ejecutar una computadora cuántica en un escritorio. Esta es una prueba de concepto. La ciencia se sostiene. La física fundamental es sólida. Pero demuestra que el obstáculo principal (la estabilidad térmica a nivel del dispositivo) es superable.
“Ver que funcionó exactamente como se predijo fue increíble”, dice Chenglong You a la prensa. “Hizo algo que la naturaleza ni siquiera proporciona”.
¿Qué sigue para los chips de oro cuánticos?
El método no está atrapado en un cajón del laboratorio. Es un plano. Otros equipos pueden consultar estos documentos. Pueden ajustar el tamaño y la separación de las rendijas para modificar la forma en que sus cristales procesan la luz. Se escala. Es adaptable.
Sí, la luz en sí es cuántica. Los rayos ultravioleta inciden de forma diferente a la luz láser. Intentos anteriores han visto un comportamiento cuántico a temperatura ambiente, por supuesto. Pero esto es diferente. Es un mecanismo de clasificación avanzado. Una arquitectura basada en chips para manejar flujos de información cuántica.
¿Dónde llega la aplicación?
Calcular. Comunicaciones. La Internet cuántica. Energía solar.
Los investigadores ya están girando hacia la energía. Planean utilizar estos metacristales plasmónicos en paneles solares. El objetivo: guiar de forma más eficaz la luz solar entrante. Captura más poder. Pierde menos por el calor. Es un bucle iterativo de eficiencia.
Por ahora, el futuro inmediato de la tecnología cuántica parecía estar encerrado detrás de puertas de vidrio y nitrógeno líquido.
La llave se ha fundido formando un patrón.
