Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) han logrado iniciar un movimiento controlado en el corazón de un átomo. Permiten que el núcleo atómico interactúe con un electrón en la capa más externa del átomo. Este electrón puede manipularse y leerse con la aguja de un microscopio de efecto túnel. Investigación, publicada comunicación de la naturaleza Hoy en día ofrece la posibilidad de almacenar información cuántica dentro del núcleo, donde está a salvo de perturbaciones externas.
Durante la última semana, los investigadores estudiaron un solo átomo de titanio. “Para ser más exactos, un átomo de Ti-47”, afirmó el líder de la investigación, Sander Otte. “Tiene un neutrón menos que el T-48, que es naturalmente abundante, lo que hace que el núcleo esté ligeramente magnetizado”. Este magnetismo, “giro” en términos cuánticos, puede verse como una especie de aguja de una brújula que puede apuntar en diferentes direcciones. La orientación del espín en un momento dado constituye una información cuántica.
Precisamente sintonizado
El núcleo de un átomo flota dentro de un vacío relativamente gigante, lejos de los electrones en órbita, ajeno a su entorno. Pero hay una excepción: debido a la extremadamente débil “interacción superfina”, el espín nuclear puede verse afectado por el espín de un electrón. “Es más fácil decirlo que hacerlo”, afirma Lucas Veldman, que recientemente defendió con honores su tesis doctoral sobre investigación. “La interacción hiperfina es tan débil que sólo es efectiva en un campo magnético muy pequeño y sintonizado con precisión”.
pulso de voltaje
Una vez que se cumplieron todas las condiciones experimentales, los investigadores utilizaron un pulso de voltaje para desequilibrar los espines de los electrones, después de lo cual ambos espines oscilaron juntos durante una fracción de un microsegundo. “Tal como predijo Schrödinger”, dijo Veldman. Además de los experimentos, realizó cálculos que sorprendentemente reproducían las fluctuaciones observadas. La fuerte concordancia entre observaciones y predicciones muestra que no se pierde información cuántica durante la interacción entre el electrón y el núcleo.
Almacenamiento de información cuántica
La protección eficiente del medio ambiente hace que el espín nuclear sea un candidato viable para contener información cuántica. La investigación actual puede acercar aún más esa aplicación. Pero eso no es lo que motiva principalmente a los investigadores. Otte: “Este experimento permite al hombre influir en el estado de la materia a una escala inimaginablemente pequeña. Para mí, sólo eso merece la pena”.