Nuevo estado de la materia documentado: líquidos de espín cuántico
En el líquido de espín cuántico, los electrones no se estabilizan cuando se enfrían, no se forman en un sólido y cambian y fluctúan constantemente como un líquido
Físicos de Harvard finalmente documentaron, experimentalmente, un estado exótico de la materia nunca antes visto, que fue teorizado hace casi 50 años.
Se denomina líquido de espín cuántico.
El trabajo se describe en un nuevo estudio en la revista Science y marca un gran paso hacia la posibilidad de producir este estado elusivo bajo demanda y obtener una comprensión novedosa de su naturaleza misteriosa.
Estudio
En 1973, el físico Philip W. Anderson teorizó la existencia del líquido de espín cuántico y, contrariamente al nombre, no tiene nada que ver con los líquidos cotidianos como el agua.
En cambio, se trata de imanes que nunca se congelan y de la forma en que giran los electrones en ellos.
En los imanes regulares, cuando la temperatura desciende por debajo de cierta temperatura, los electrones se estabilizan y forman una pieza sólida de materia con propiedades magnéticas.
Líquido de espín cuántico
En el líquido de espín cuántico, los electrones no se estabilizan cuando se enfrían, no se forman en un sólido y cambian y fluctúan constantemente como un líquido, en uno de los estados cuánticos más entrelazados jamás concebidos.
Las diferentes propiedades de los líquidos de espín cuántico tienen aplicaciones prometedoras que se pueden utilizar para hacer avanzar las tecnologías cuánticas, como los superconductores de alta temperatura y las computadoras cuánticas.
Pero el problema de este estado de la materia ha sido su propia existencia.
Nadie lo había visto nunca, al menos, ese había sido el caso durante casi 50 años, hasta ahora.
Es un momento muy especial en el campo. Realmente puedes tocar y pinchar este estado exótico y manipularlo para comprender sus propiedades. Es un nuevo estado de la materia que la gente nunca ha podido observar dijo en un comunicado Mikhail Lukin, profesor de física y codirector de la Harvard Quantum Initiative (HQI).
Los aprendizajes de esta investigación científica algún día podrían proporcionar avances para diseñar mejores materiales y tecnología cuántica.
Más específicamente, las propiedades exóticas de los líquidos de espín cuántico podrían ser la clave para crear bits cuánticos más robustos, conocidos como qubits topológicos, que se espera que sean resistentes al ruido y la interferencia externa.
Eso es un sueño en computación cuántica. Aprender a crear y utilizar esos qubits topológicos representaría un gran paso hacia la realización de ordenadores cuánticos fiables comentó Giulia Semeghini, becaria postdoctoral en el Centro de Óptica Cuántica Harvard-Max Planck y autora principal del estudio.
Investigación
El equipo de investigación se propuso observar este estado líquido de la materia utilizando el simulador cuántico programable que el laboratorio desarrolló originalmente en 2017.
El simulador es un tipo especial de computadora cuántica que permite a los investigadores crear formas programables como cuadrados, panales o celosías triangulares para diseñar diferentes interacciones y entrelazamientos entre átomos ultrafríos.
Se utiliza para estudiar una gran cantidad de procesos cuánticos complejos.
La idea de utilizar el simulador cuántico es poder reproducir la misma física microscópica que se encuentra en los sistemas de materia condensada, especialmente con la libertad que permite la programabilidad del sistema.