Un fuerte acoplamiento de espines de metales alcalinos con espines de gases nobles

Recientemente, los científicos han logrado un fuerte acoplamiento de espines de metales alcalinos con espines de gases nobles con un tiempo de coherencia de una hora, proporcionando un camino para manipular los giros nucleares de los gases nobles y allanando el camino para el almacenamiento cuántico y el entrelazamiento cuántico a temperatura ambiente.

Se ha informado de que los sistemas cuánticos macroscópicos de coherencia a menudo pierden rápidamente debido al acoplamiento con el medio ambiente. Los espines nucleares de los gases nobles pueden mantener coherencia para una hora a temperatura ambiente y por encima, debido a la protección de la capa de electrones completa, por lo que pueden almacenar información cuántica para horas y se pueden utilizar para hacer magnetómetros altamente estables.

Pero ha sido difícil de controlar para la comunidad científica antes, porque la capa de electrones protege la coherencia del espín del núcleo del gas noble al tiempo que evita que sea manipulado por medios ópticos o por acoplamiento con otros gases de espín.

Esta vez, R.Shaham, O.Katz y O.Firstenberg del Instituto de Ciencia Weizmann en Israel se dio cuenta de la fuerte coherente acoplamiento entre el espín gas noble helio-3 y el giro ópticamente accesible del vapor de metal alcalino. Este acoplamiento surge de la acumulación coherente de colisiones intercambio de espín al azar y adquiere una fuerza de acoplamiento 10 veces mayor que la tasa de descomposición. El equipo observó coherente y intercambios periódicos de excitaciones de espín entre los dos gases y demostró que un campo magnético externo permite el control activo de este acoplamiento. Este método puede ser usado para manipular los espines nucleares de los gases nobles, permitiendo a las aplicaciones relacionadas con la detección cuántica y la información cuántica. Los resultados fueron publicados recientemente en la revista Nature Physics.

El equipo demostró que el intercambio de espín entre los metales alcalinos y los átomos de gases nobles colisionan de forma coherente en una interfaz eficaz y controlable desde el exterior. Los resultados experimentales muestran que la interfaz puede lograr un fuerte estado de acoplamiento. Estos resultados fomentan el almacenamiento cuántico y el entrelazamiento cuántico a temperatura ambiente, allanando el camino.

https://www.nature.com/articles/s41567-022-01535-w

Se logra dar un paso hacia la Internet cuántica

Un equipo de físicos ha logrado un avance en cuanto a la Internet cuántica vinculando 3 dispositivos en una red. Esto es un gran hallazgo ya que una Internet así nos permitiría comunicaciones mucho más seguras y aplicaciones científicas.

A pesar de que la red aún no tiene rendimiento suficiente para realizar aplicaciones prácticas implanta una nueva técnica para una futura red cuántica a gran distancia.

En las comunicaciones cuánticas, la información se almacena en qubits, equivalentes cuánticos al bit que permiten a 2 usuarios crear códigos secretos. En el experimento se usó un dispositivo para guardar datos en una memoria cuántica usando carbono-13. Esta técnica necesitaba perfeccionarse por lo que se hizo más complejo.

El grupo de Delft no es el primero que logra vincular tres dispositivos cuánticos ya que en 2019 otro grupo lo consiguió, pero su experimento no permitía realizar entrelazamiento a voluntad.

He elegido este artículo porque involucra el tema actual de cuántica y añade Internet, la mayor herramienta a nuestro alcance que puede ser optimizada con este descubrimiento.

Aquí el link del artículo traducido.

Aquí el link del artículo original.

 

¿Qué es la química cuántica?

La teoría cuántica es muy reciente, nació a principios es del siglo XX. Antes de que se desarrollará, las moléculas no se entendían porque la única forma de explicar el enlace químico es precisamente esta nueva rama de la ciencia. Toda la visión que había de las moléculas en la química era una visión macroscópica y cualitativa. Es decir, se realizaban las reacciones en el laboratorio, se veía lo que se obtenía, aunque la mayoría de las veces no se sabía por qué ni cómo pasaba, no se entendían los mecanismos de reacción. Hasta que no se pudo aplicar la química cuántica no se entendió el comportamiento de las moléculas. Y como no se comprendían estas transformaciones a nivel molecular, tampoco se podían realizar predicciones. Había, por ejemplo, fenómenos típicos como son la fluorescencia o la fosforescencia, es decir, se sabía que había moléculas que absorbían ciertos tipos de luz y luego la emitían o que emitían luz de forma espontánea pero no se sabía por qué. La química cuántica permite entender por qué ocurren esos fenómenos y predecir en qué otras moléculas pueden aparecer.

Podemos saber más sobre este tema Aquí 

Dos esferas de oro permiten medir el campo gravitatorio más pequeño hasta la fecha

Un experimento ha demostrado que la ley de la gravedad de Newton se cumple con dos masas inferiores a 100 miligramos. La medición de campos gravitatorios tan débiles se adentra en el mundo cuántico y puede ayudar en las investigaciones sobre materia oscura.

Las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza son la nuclear fuerte, la nuclear débil, la electromagnética y la gravedad, ésta última no logra encajar en el modelo estándar de física de partículas, algo que sí logran las otras tres interacciones. Parece que está desconectada de la teoría cuántica, y los experimentos para tratar de medirla no pueden aislarse de la fuerza gravitatoria que ya existe en nuestro planeta.

Pero ahora un equipo de la Facultad de Física de la Universidad de Viena y del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI) ha construido un experimento con diminutas esferas de oro, de 90 miligramos y un milímetro de radio, con el que han logrado aislar el campo gravitacional más pequeño que se haya medido hasta la fecha.

Según explica Hans Hepach, doctorando en Física de la Universidad de Viena y coautor del trabajo, este experimento resulta importante porque, a día de hoy, se desconoce si la gravedad requiere “una descripción cuántica para los tamaños y masas más pequeños; y resulta fascinante ver cómo se comporta la gravedad en objetos que se acercan al régimen cuántico con estos experimentos”, y añade: “Esta medición podría allanar el camino hacia experimentos que exploren nuevas áreas de la física fundamental, como el sondeo de la materia oscura o la interacción entre la física cuántica y la gravedad”.

Me ha parecido interesante abordar este tema, porque como dice el inicio de éste artículo, la gravedad es la única fuerza de la que no hemos sido capaces de hallar conexión con el modelo actual de la física de partículas y con experimentos como este podemos acercarnos un poco más a esa conexión.

Se puede encontrar más información en: https://www.agenciasinc.es/Noticias/Dos-esferas-de-oro-permiten-medir-el-campo-gravitatorio-mas-pequeno-hasta-la-fecha

El gran descubrimiento de la "Luz Prohibida"

Un tipo de luz "que no debería de existir" pasa abrir las puertas de un mundo todavía desconocido que es capaz de revolucionar la tecnología cuántica.

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.

https://www.bbc.com/mundo/noticias-52764962

Nuevo estado cuántico gracias a Pentatrap

Pentatrap es una "bascula" que es capaz de medir la diferencia de peso de un átomo que este cargado con uno que no, cosa la cual es muy sorprendente, ya que abre una nueva ventana de posibilidades a la hora de estudiar, entre otras cosas, el mundo cuántico, de hecho en el poco tiempo que ha estado en funcionamiento ya ha descubierto un nuevo tipo de estado cuántico.

Si quieres saber más pincha aquí

L'experiment de la doble escletxa

Experiment de la doble escletxa

Ací vull deixar-vos uns quants vídeos sobre l'experiment de la doble escletxa i com va afectar en el món de la física, concretament en matèria de física quàntica, i les conclusions d'ona-partícula que es pogueren extraure fins l'arribada del físic austríac, Erwin Schrödinger, que va estableixer una entitat matemàtica anomenada funció d'ona completament trencadora amb la teoria de la ona-partícula.

Son tres vídeos ordenats de la següent manera:

1-De que tracta l'experiment de la doble escletxa?

2-Crítica a la dualitat Ona-Partícula, aparició de la funció d'ona.

3-Entenent l'experiment de la doble escletxa.

La UE y el IBM desarrollan procesadores cuánticos

Estos nuevos procesadores en parte abandonan la física de Newton para aprovechar la física cuántica y las leyes de Moore para que de esta forma se desarrollen ordenadores mucho más rápidos que los ordenadores clásicos. Ademas esta nueva tecnología deja atras los bits y pasa a los qubits, la cual cuenta con dos estados 0 y 1 y la ventaja es que se pueden utilizar los dos estados a la vez para que de esta forma puedan resolver algoritmos más complejos, esto se conoce como superposición. En la actualidad se han creado procesadores de 5 qubits a los cuales se puede acceder gratuitamenta para pode probarlos gracias a la plataforma Quantum Experience. Estos procesadores estan aislados en frigoríficos a bajas temperaturas con el fin de que se pueda utilizar la superposioción de los estados. La IBM prevé que durante la próxima década ya habrá disponibles procesadores de tamaño medio de entre 50-100 qubits.

Aquí tenéis enlaces:

http://tecnologia.elpais.com/tecnologia/2016/05/05/actualidad/1462438952_059450.html

http://www.iprofesional.com/notas/232667-IBM-quiere-acercar-la-computacin-cuntica-a-todo-el-mundo

http://www.economiadigital.es/es/notices/2016/04/la-ue-invertira-mil-millones-en-desarrollar-la-tecnologia-cuantica-83384.php

La teoría de cuerdas

Navegando por internet he encontrado una teoría de física que dice simplificar todas las interacciones de fuerzas en el universo en una sola. Esta es la teoría de cuerdas, y cambia la concepción de una partícula como algo puntual a ser una especia de cuerdas que vibran. No obstante tiene algunos fallos, como la necesidad de la existencia de hasta 11 dimensiones para poder ser explicada o la existencia de muchísimos universos paralelos. Os dejo una breve introducción para que sepáis de que va, también podéis leer el artículo completo de la wiquipedia pinchando aquí o ver un video que la resume dando aquí.

La teoría de cuerdas es un modelo de física teórica que asume que las partículas materiales aparentemente puntuales son en realidad "estados vibracionales" de un objeto extendido más básico llamado "cuerda" o "filamento".

De acuerdo con esta propuesta, un electrón no es un "punto" sin estructura interna y de dimensión cero, sino un amasijo de cuerdas minúsculas que vibran en un espacio-tiempo de más de cuatro dimensiones. Un punto no puede hacer nada más que moverse en un espacio tridimensional. De acuerdo con esta teoría, a nivel "microscópico" se percibiría que el electrón no es en realidad un punto, sino una cuerda en forma de lazo. Una cuerda puede hacer algo además de moverse; puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, microscópicamente veríamos un electrón; pero si oscila de otra manera, entonces veríamos un fotón, o un quark, o cualquier otra partícula del modelo estándar. Esta teoría, ampliada con otras como la de las supercuerdas o la Teoría M, pretende alejarse de la concepción del punto-partícula.

La siguiente formulación de una teoría de cuerdas se debe a Jöel Scherk y John Henry Schwarz, que en 1974 publicaron un artículo en el que mostraban que una teoría basada en objetos unidimensionales o "cuerdas" en lugar de partículas puntuales podía describir la fuerza gravitatoria. Aunque estas ideas no recibieron en ese momento mucha atención hasta la Primera revolución de supercuerdas de 1984. De acuerdo con la formulación de la teoría de cuerdas surgida de esta revolución, las teorías de cuerdas pueden considerarse de hecho un caso general de teoría de Kaluza-Klein cuantizada. Las ideas fundamentales son dos:

• Los objetos básicos de la teoría no serían partículas puntuales sino objetos unidimensionales extendidos (en las cinco teorías de cuerdas convencionales estos objetos eran unidimensionales o "cuerdas"; actualmente en la teoría-M se admiten también de dimensión superior o "p-branas"). Esto renormaliza algunos infinitos de los cálculos perturbativos.
• El espacio-tiempo en el que se mueven las cuerdas y p-branas de la teoría no sería el espacio-tiempo ordinario de 4 dimensiones sino un espacio de tipo Kaluza-Klein, en el que a las cuatro dimensiones convencionales se añaden 6 dimensiones compactificadas en forma de variedad de Calabi-Yau. Por tanto convencionalmente en la teoría de cuerdas existe 1 dimensión temporal, 3 dimensiones espaciales ordinarias y 7 dimensiones compactificadas e inobservables en la práctica.

La inobservabilidad de las dimensiones adicionales está ligada al hecho de que éstas estarían compactificadas, y sólo serían relevantes a escalas pequeñas comparables con la longitud de Planck. Igualmente, con la precisión de medida convencional las cuerdas cerradas con una longitud similar a la longitud de Planck se asemejarían a partículas puntuales.