Tendencias21
La luz puede comportarse como un imán

La luz puede comportarse como un imán

Un nuevo simulador cuántico, con el que se puede estudiar una amplia gama de sistemas cuánticos, ha permitido descubrir que las partículas de la luz pueden comportarse como dipolos magnéticos a temperaturas cercanas al cero absoluto. El simulador ayudará a comprender mejor las propiedades de los materiales complejos en condiciones extremas.

La luz puede comportarse como un imán

Físicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, y de la Universidad Diderot, en Francia, han presentado un simulador cuántico que demuestra cómo las partículas de la luz (fotones) pueden comportarse como dipolos magnéticos a temperaturas cercanas al cero absoluto, siguiendo las leyes de la mecánica cuántica.
 

Los sistemas de materia condensada, como los materiales magnéticos (que contienen muchas partículas interactivas) muestran un comportamiento complejo difícil de modelar, incluso utilizando los programas informáticos más sofisticados. Sin embargo, el nuevo simulador permite emular estas condiciones, facilitando su observación.
 

Basado en estudios teóricos, el simulador emplea un dispositivo fotónico simple que, mediante láser, imita el comportamiento de materiales complejos en condiciones extremas. Ya en 1981, el físico Richard Feynman argumentó que es posible simular un comportamiento tan complejo utilizando un aparato artificial, gobernado por las mismas leyes cuánticas, lo que se conoce como un simulador cuántico. Este nuevo dispositivo se podrá utilizar para estudiar una amplia gama de sistemas cuánticos.
 

Transición de fase cuántica
 

A temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15 °C), los imanes pueden sufrir una transición de fase cuántica. Esto significa que cambian entre dos estados, al igual que el hielo que se derrite en el agua, en una transición de fase convencional.
 

En la una transición de fase cuántica, el imán cambia de estado, exceptuando los puntos cercanos al de la transición, donde el sistema manifiesta un entrelazamiento cuántico, la característica más importante predicha por la mecánica cuántica. El planteamiento de este fenómeno en términos de fotones implica la superposición de estados de dos partículas de luz.

Estudiar este fenómeno en materiales reales es una tarea desafiante para los físicos experimentales. El nuevo simulador cuántico, presentado por Vincenzo Savona, de la EPFL, y colegas, puede mostrar el mismo comportamiento que en el llamado modelo de Ising, que describe la interacción de los espines magnéticos cuánticos.
 

«El simulador es un dispositivo fotónico simple que se puede construir y ejecutar fácilmente con las técnicas experimentales actuales», explica el doctor Riccardo Rota, director del estudio, en un comunicado. «Pero lo que es más importante es que puede simular el complejo comportamiento de imanes reales e interactivos a temperaturas muy bajas».
 

Herramienta experimental
 

El simulador puede construirse utilizando circuitos superconductores, la misma plataforma tecnológica utilizada en los ordenadores cuánticos modernos. Los circuitos están acoplados a campos de láser de tal manera que causan una interacción efectiva entre los fotones.
 

Savona y su equipo de físicos teóricos comenzaron modelando el comportamiento del simulador a través de simulaciones por ordenador tradicionales, que se pueden hacer cuando el simulador cuántico aborda un sistema lo suficientemente pequeño. “Nuestros hallazgos demuestran que el simulador cuántico que proponemos es viable, y ahora estamos negociando con grupos experimentales, a quienes les gustaría construirlo y usarlo», explica Savona.
 

“Nuestro simulador se puede aplicar a una amplia clase de sistemas cuánticos, lo que permite a los físicos estudiar varios fenómenos cuánticos complejos”, apunta Rota. “Es un avance verdaderamente notable en el desarrollo de tecnologías cuánticas».
 

Referencia

Quantum critical regime in a quadratically-driven nonlinear photonic lattice. R. Rota et al. Physical Review Letters, 21 March 2019. DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.110405.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • ¿Puede la gripe aviar desatar una nueva pandemia? 11 febrero, 2025
    Una nueva cepa de gripe aviar en Nevada, Estados Unidos, muestra una mutación preocupante: se trata de una variedad que intriga a los científicos, porque se relaciona directamente con la influenza aviar altamente patógena (IAAP) en humanos, que provocó la primera y única muerte humana relacionada con la gripe aviar en América del Norte hasta […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Descubren cómo el cerebro supera el miedo 11 febrero, 2025
    Un equipo de investigadores ha identificado cómo el cerebro supera al miedo en roedores: han logrado describir el mecanismo cerebral que se activa en los ratones para superar el miedo instintivo. De confirmarse en humanos, el hallazgo podría ayudar a la investigación de tratamientos y soluciones para personas con patologías como el trastorno de estrés […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • El núcleo de la Tierra podría estar a punto de estallar: habría volcanes a 5.000 kilómetros de profundidad 11 febrero, 2025
    Un estudio revela que el núcleo interno de la Tierra está cambiando de forma misteriosa y aún incierta: el núcleo interno giratorio no solamente modifica su velocidad de rotación, sino que también parece cambiar de forma, con variaciones que se manifiestan a través de las ondas acústicas que se propagan por el centro de la […]
    Redacción T21
  • Una exposición muestra el camino a la extinción de millones de seres vivos marinos conscientes 11 febrero, 2025
    Ecos del océano, una exposición que une ciencia, tecnología, arte y creatividad, muestra los ecos que surgen en la mente de una ballena cuando tropieza con la contaminación sonora generada por la actividad humana. Una experiencia inmersiva invita a preservar el equilibrio entre el ser humano, la naturaleza y el resto de especies que conviven en […]
    Alejandro Sacristán (enviado especial).
  • La IA ya supera a los humanos en el fraude digital 10 febrero, 2025
    Un nuevo estudio destaca la creciente sofisticación de los grandes modelos de lenguaje (LLM), la estructura detrás de los chatbots de IA más conocidos, para crear estrategias de fraude cibernético. Estos modelos pueden diseñar campañas de phishing hiperpersonalizadas y persuasivas, a una fracción del coste y el tiempo que requieren los métodos tradicionales desarrollados por […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Alerta: Creciente riesgo de que restos de cohetes afecten zonas de intenso tráfico aéreo 10 febrero, 2025
    Un nuevo estudio publicado en la revista Scientific Reports advierte sobre el aumento del peligro que representa la basura espacial para la aviación comercial. La investigación, realizada por científicos de la Universidad de Columbia Británica, en Canadá, concluye que existe una probabilidad anual del 26% de que los desechos de cohetes espaciales reingresen a la […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Los cantos de las ballenas son similares al lenguaje humano: puedes comprobarlo aquí 10 febrero, 2025
    Los científicos han descubierto la misma estructura o conjunto de patrones rítmicos que son un sello distintivo del lenguaje humano en el canto de las ballenas jorobadas: los hallazgos muestran que incluso especies tan disímiles evolutivamente pueden compartir sistemas de comunicación que se transmiten culturalmente de generación en generación.
    Redacción T21
  • El Rapto del Mundo: la democracia naufraga en la era del ultraliberalismo, pero no ha sido conquistada 10 febrero, 2025
    Lo que está pasando con la democracia puede compararse con el mito del rapto de Europa: seducida con engaños, se ha adentrado en un proceso de erosión de las instituciones, polarización social y desregulación económica que la aleja de su inspiración humanista. ¿Estamos presenciando el nacimiento de un nuevo orden político global?
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • La IA puede ser más creativa que los seres humanos 9 febrero, 2025
    La IA puede superar a la mayoría de los humanos en tareas de pensamiento creativo, según un nuevo estudio: los chatbots de IA de modelo de lenguaje grande (LLM) pueden superar al humano promedio en una tarea de pensamiento creativo en la que el participante idea usos alternativos para objetos cotidianos, un ejemplo en el […]
    Pablo Javier Piacente
  • El primer conectoma del cerebro de un insecto revoluciona la neurociencia 8 febrero, 2025
    Los científicos han conseguido por primera vez establecer el diagrama de las conexiones sinápticas del cerebro de un insecto que tiene 100.000 neuronas, toda una proeza para comprender mejor al cerebro humano y potenciar la Inteligencia Artificial.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21