Sus experimentos en un chip revelaron la física cuántica en acción
Una pregunta importante en física es el tamaño máximo de un sistema que puede demostrar los efectos de la mecánica cuántica. Los premios Nobel de este año realizaron experimentos con un circuito eléctrico en el que demostraron tanto el efecto túnel mecánico cuántico como los niveles de energía cuantificados en un sistema lo suficientemente grande como para sostenerlo en la mano.
La mecánica cuántica permite que una partícula se mueva directamente a través de una barrera, utilizando un proceso llamado efecto túnel. Tan pronto como se involucra un gran número de partículas, los efectos de la mecánica cuántica generalmente se vuelven insignificantes. Los experimentos de los galardonados demostraron que las propiedades de la mecánica cuántica se pueden concretar a escala macroscópica.
En 1984 y 1985, John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis realizaron una serie de experimentos con un circuito electrónico construido con superconductores, componentes que pueden conducir una corriente sin resistencia eléctrica. En el circuito, los componentes superconductores estaban separados por una capa delgada de material no conductor, una configuración conocida como unión Josephson. Al refinar y medir todas las diversas propiedades de su circuito, pudieron controlar y explorar los fenómenos que surgían cuando pasaban una corriente a través de él. Juntas, las partículas cargadas que se movían a través del superconductor comprendían un sistema que se comportaba como si fueran una sola partícula que llenaba todo el circuito.
Este sistema macroscópico similar a partículas se encuentra inicialmente en un estado en el que la corriente fluye sin ningún voltaje. El sistema está atrapado en este estado, como si estuviera detrás de una barrera que no puede cruzar. En el experimento, el sistema muestra su carácter cuántico al lograr escapar del estado de voltaje cero a través de un túnel. El estado cambiado del sistema se detecta a través de la aparición de un voltaje.
Los galardonados también pudieron demostrar que el sistema se comporta de la manera predicha por la mecánica cuántica: está cuantizado, lo que significa que solo absorbe o emite cantidades específicas de energía.
«Es maravilloso poder celebrar la forma en que la mecánica cuántica centenaria ofrece continuamente nuevas sorpresas. También es enormemente útil, ya que la mecánica cuántica es la base de toda la tecnología digital», dice Olle Eriksson, presidente del Comité Nobel de Física.
Los transistores en los microchips de computadora son un ejemplo de la tecnología cuántica establecida que nos rodea. El Premio Nobel de Física de este año ha brindado oportunidades para desarrollar la próxima generación de tecnología cuántica, incluida la criptografía cuántica, las computadoras cuánticas y los sensores cuánticos.
