Los científicos han descubierto que la luz de Terahertz (luz a trillones de ciclos por segundo) puede actuar como un botón de control para acelerar las supercorrientes. Esto puede ayudar a abrir el mundo cuántico de la materia y la energía a escalas atómicas y subatómicas a aplicaciones prácticas como la computación cuántica ultrarrápida

Jigang Wang explicó pacientemente su último descubrimiento en el control cuántico que podría llevar a una computación ultrarrápida basada en la mecánica cuántica: mencionó la superconductividad inducida por la luz sin una brecha de energía.

Él sacó latidos cuánticos supercorrientes prohibidos. Y mencionó la rotura de la simetría de la velocidad del terahertz.

Luego retrocedió y aclaró todo eso. Después de todo, el mundo cuántico de la materia y la energía a escalas de terahertz y nanómetros, trillones de ciclos por segundo y billonésimas de metro, sigue siendo un misterio para la mayoría de nosotros.

“Me gusta estudiar el control cuántico de la superconductividad que excede los gigahertz, o miles de millones de ciclos por segundo, un cuello de botella en las aplicaciones actuales de computación cuántica del estado de la técnica”, dijo Wang, profesor de física y astronomía en la Universidad Estatal de Iowa cuya investigación ha sido apoyado por la Oficina de Investigación del Ejército. “Estamos utilizando la luz terahertz como un botón de control para acelerar las supercorrientes”.

La superconductividad es el movimiento de la electricidad a través de ciertos materiales sin resistencia. Típicamente ocurre a temperaturas muy, muy frías. Piense -400 Fahrenheit para superconductores de “alta temperatura”.

La luz de Terahertz es luz en frecuencias muy, muy altas. Piensa billones de ciclos por segundo. Esencialmente, es extremadamente fuerte y potente. Las ráfagas de microondas se disparan en marcos de tiempo muy cortos.

Wang y un equipo de investigadores demostraron que esa luz se puede usar para controlar algunas de las propiedades cuánticas esenciales de los estados superconductores, incluido el flujo supercorriente macroscópico, la simetría rota y el acceso a ciertas oscilaciones cuánticas de muy alta frecuencia que se cree que están prohibidas por la simetría.

Todo suena esotérico y extraño. Pero podría tener aplicaciones muy prácticas.

“Las supercorrientes inducidas por la luz trazan un camino para el diseño electromagnético de las propiedades de los materiales emergentes y las oscilaciones colectivas y coherentes para las aplicaciones de ingeniería cuántica”, escribieron Wang y varios coautores en un artículo de investigación recién publicado en línea por la revista Nature Photonics.

En otras palabras, el descubrimiento podría ayudar a los físicos a “crear computadoras cuánticas increíblemente rápidas empujando supercorrientes”, escribió Wang en un resumen de los hallazgos del equipo de investigación.

Encontrar formas de controlar, acceder y manipular las características especiales del mundo cuántico y conectarlas a problemas del mundo real es un gran impulso científico en estos días. La National Science Foundation ha incluido el “Salto Cuántico” en sus “10 grandes ideas” para futuras investigaciones y desarrollos.

“Al explotar las interacciones de estos sistemas cuánticos, las tecnologías de la próxima generación para la detección, computación, modelado y comunicación serán más precisas y eficientes”, dice un resumen del apoyo de los fundamentos científicos a los estudios cuánticos.

“Para alcanzar estas capacidades, los investigadores necesitan entender la mecánica cuántica para observar, manipular y controlar el comportamiento de las partículas y la energía en dimensiones al menos un millón de veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano”.

Wang y sus colaboradores, Xu Yang, Chirag Vaswani y Liang Luo del estado de Iowa, responsables de la instrumentación y experimentos de terahertz; Chris Sundahl, Jong-Hoon Kang y Chang-Beom Eom de la Wisconsin-Madison, responsables de los materiales superconductores; Martin Mootz e Ilias E. Perakis, de la de Alabama, responsables de la construcción de modelos y simulaciones teóricas, están avanzando en la frontera cuántica al encontrar nuevos estados de flujo de supercorriente macroscópicos y desarrollar controles cuánticos para cambiarlos y modularlos.

Un resumen del estudio del equipo de investigación dice que los datos experimentales obtenidos de un instrumento de espectroscopia de terahertz indican que la afinación de supercorrientes de ondas de luz terahertz es una herramienta universal “y es clave para impulsar las funciones cuánticas para alcanzar sus límites finales en muchas disciplinas transversales” como Los mencionados por la fundación científica.

Y así, los investigadores escribieron: “Creemos que es justo decir que el presente estudio abre una nueva arena de electrónica superconductora de ondas de luz a través del control cuántico de terahertz durante muchos años por venir”.

 

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Fuente: Universidad Estatal de Lowa

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