Innovador experimento: Moléculas lucharon en un solo estado cuántico

La tecnología cuántica está repleta de potencia, pero lograr controlar átomos y moléculas aún resulta complicado. Sin embargo, físicos de la Universidad de Chicago lograron lo impensado, luego de conseguir agrupar miles de moléculas en un solo estado cuántico.

La clave de este nuevo desarrollo es el extraño estado de la materia conocido como condensado de Bose-Einstein (BEC).

BEC ocurre cuando una nube de átomos de baja densidad se enfría a solo un pelo por encima del cero absoluto y se asientan en el mismo estado cuántico.

En esencia, el BEC comienza a actuar como un átomo gigante, lo que lleva a que el comportamiento cuántico sea difícil de medir hasta la escala macro, donde se puede observar con mayor facilidad. 

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Para darse cuenta de estas aplicaciones más intrigantes de la tecnología cuántica, el equipo necesito dominar las moléculas más complejas, que a su vez estaban formadas por átomos. Paso que lograron conquistar.

El profesor Cheng Chin en su laboratorio de la Universidad de Chicago. Crédito: Jason Smith.

Explican que los átomos son objetos esféricos simples, mientras que las moléculas pueden vibrar, rotar y transportar pequeños imanes.

“Debido a que las moléculas pueden hacer tantas cosas diferentes, las hace más útiles y, al mismo tiempo, son mucho más difíciles de controlar“, dijo Cheng Chin, autor principal del estudio.

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¿Cómo se obtuvo el resultado?

Para lograr que las moléculas cooperaran, el equipo tuvo que agregar dos nuevos pasos a la “receta” tradicional para producir BEC.

1. Enfriaron el sistema aún más de lo habitual, a solo 10 nanokelvins, una fracción absolutamente pequeña por encima de cero K. Esto ayudó a que más átomos se pudieran emparejar en moléculas. 
2. Al confinar las moléculas en una superficie plana, en la que solo se pueden poder en dos dimensiones, ayudó a mantenerlas estables por mucho más tiempo.

El resultado final es un condensado de Bose-Einstein molecular 2D, el cual está formado por varias miles de moléculas con exactamente la misma orientación y frecuencia vibratoria.

Imagen de las moléculas reunidas con éxito en un condensado de Bose-Einstein. Crédito: Laboratorio de Cheng Chin.

El equipo indicó que este resultado se podría utilizar para una variedad de aplicaciones cuánticas, representando un “punto de partida ideal absoluto”, comentó Chin.

“Por ejemplo, si desea construir sistemas cuánticos para almacenar información, necesita una pizarra limpia para escribir antes de poder formatear y almacenar esa información”, agregó.

La investigación fue publicada en la revista Nature.