Nueve avances en la física cuántica en 2016

Este 2016 parece haber sido un triunfo para la física cuántica.

El descubrimiento de ondas gravitacionales, anunciado en febrero, fue declarado el avance del año.

Aunque la lista hecha por la revista Physics World también cuenta con un nuevo giro a la muy querida idea del gato de Schrödinger y la detección de un planeta que orbita alrededor de la estrella más cercana al Sistema Solar.

Para detectar las ondas gravitacionales se requirió del trabajo en equipo de 80 instituciones en todo el mundo bajo la coordinación de los laboratorios Ligo.

Ligo tiene varios centros en todo el mundo que dispara láser a través de largos túneles a fin de detectar la deformación en la estructura del espacio-tiempo.

La primera señal se generó con la colisión de dos agujeros negros a más de 1.000 millones de años luz de la Tierra.

“Lo que se ha logrado con Ligo, particularmente en un espacio de tiempo relativamente corto, es verdaderamente increíble”, señaló Hamish Johnston, editor de la revista Physics World.

“La observación se pudo hacer con la primera evidencia directa de la existencia de agujeros negros, así que Ligo ya ha cambiado nuestra visión del Universo”.

En cuanto a los otros 9, aquí los exponemos sin un orden en particular:

EL GATO DE SCHRÖDINGER

La conocida paradoja presenta la idea de un gato en una caja que puede estar simultáneamente vivo y muerto.

El escenario fue diseñado para ilustrar algunos de los principios del extraño mundo de la física cuántica.

Es un ejemplo de la superposición cuánticas donde las partículas pueden estar en dos estados distintos al mismo tiempo.

Ahora, un equipo de científicos estadounidenses y franceses demostraron que el gato puede estar en dos lugares separados al mismo tiempo.

Al construir su gato a partir de fotones microondas coherentes, el estado del “gato electromagnético” pudo haber sido compartido por dos cajas separadas.

“Más allá de lo absurdo del sentido común en el mundo clásico, la capacidad de compartir estados cuánticos en diferentes lugares podría ser un poderoso recurso para el procesamiento de información cuántica”, explicaron los expertos en la revista.

“GRAVÍMETRO” COMPACTO

Científicos de la universidad de Glasgow, Escocia, construyeron un gravímetro, que puede ayudar a hacer mediciones muy precisas de la gravedad de la Tierra.

La ventaja de este artilugio es que es pequeño y económico.

Y el dispositivo se puede utilizar en la exploración mineral, en la ingeniería civil y para monitorear volcanes.

El vecindario más cercano

Este año astrónomos descubrieron evidencia de un exoplaneta rocoso dentro de la zona habitable de Proxima Centauri, la estrella más cercana de nuestro Sistema Solar.

Este mundo alienígena, llamado Proxima b, es 1,3 veces el tamaño de la tierra y, en teoría, podría tener agua líquida en su superficie.

El planeta está a 4,2 años luz, es decir, 1 billón de kilómetros.

Ilustración de Proxima bImage copyright ESO/M.Kornmesser Image caption Los estudios en Proxima b sugieren que se trata de un planeta rocoso como la Tierra.

ENREDO

Un equipo internacional creó y midió un fenómeno llamado enredo cuántico entre dos tipos distintos de iones, un átomo cargado o molécula.

El descubrimiento podría ayudar a mostrar el camino hacia las computadoras cuánticas superrápidas.

Las computadoras cuánticas, basadas más en la mecánica cuántica que en la electrónica, tienen el potencial de ser más poderosas que las tradicionales.

A diferencia de las computadoras tradicionales -que se basan en el sistema binario (bits)- las cuánticas tienen qubits, que pueden ser tanto 0 como 1 al mismo tiempo, un estado conocido como superposición.

Y en un mundo en el que la rapidez con la que pueden analizarse datos para luego tomar decisiones hace la diferencia entre ganancias y pérdidas, la velocidad de las computadoras es clave.

MATERIAL MARAVILLA

Este año, científicos pudieron medir una propiedad llamada refracción negativa en el prometedor material de grafeno.

La refracción negativa podría utilizarse para crear nuevos tipos de dispositivos ópticos, como lentes muy potentes.

El grafeno fue identificado 2004 y consiste en una única capa de átomos de carbono que lo convierten en el material más fino jamás creado.

Es más duro que el diamante, con mayor conductividad eléctrica que el cobre y tan flexible como el caucho, por lo que no es de extrañar que sea el objeto de una batalla global por explotar sus propiedades y desarrollar técnicas para su comercialización.

En un principio, este material podría hacer su debut en nuestras vidas con su uso en pantallas táctiles, luces en las paredes y baterías mejoradas.

RELOJ NUCLEAR

Físicos alemanes detectaron una elusiva transición en el elemento torio 229, lo que podría permitir el desarrollo de un “reloj nuclear”.

Este reloj sería mucho más estable que los relojes atómicos que se usan en la actualidad.

Inventados hace 60 años, los relojes atómicos trabajan bañando de microondas una bola de átomos de cesio.

Las microondas están calibradas de manera tal que sean completamente absorbidas y emitidas de nuevo por el cesio, lo cual -reza la teoría- debería ocurrir cuando las microondas alcancen una frecuencia precisa de 9.192.631.770 oscilaciones por segundo.

Pero podrían ser sustituidos por los nucleares.

LENTES ASOMBROSOS

Un equipo en la universidad de Strathclyde, en Escocia, creó un nuevo lente de microscopio llamado Mesolens.

Este invento ofrece la combinación única de tener un gran campo de visión con alta resolución.

COMPUTACIÓN RÁPIDA

Las computadoras cuánticas se vienen anunciando como la siguiente revolución tecnológica.

Pero para ello científicos tienen primero que superar muchos obstáculos que permitan producir dispositivos para el “mundo real”.

En 2016, científicos austriacos utilizaron una computadora cuántica para simular la física que describe las interacciones fundamentales entre partículas subatómicas, un desarrollo significativo en este campo.

MICROMOTOR

Un equipo de la universidad de Mainz en Alemania creó un motor térmico basado en un solo átomo.

Convierte una diferencia de temperatura al trabajo mecánico confinando un solo ion de calcio en una trampa en forma de embudo.