Durante d\u00e9cadas se ha planteado la hip\u00f3tesis de un estado ex\u00f3tico y totalmente nuevo de la materia llamado l\u00edquido de esp\u00edn cu\u00e1ntico, y ahora los cient\u00edficos han podido observarlo en un laboratorio por primera vez. La parte “l\u00edquida” se refiere a los electrones que cambian y fluct\u00faan constantemente dentro de un material magn\u00e9tico a bajas temperaturas. A diferencia de los imanes regulares, en este caso los electrones no se estabilizan ni se asientan en la red estructurada de un s\u00f3lido a medida que se enfr\u00edan.<\/p>\n\n\n\n
El ‘giro cu\u00e1ntico’ se refiere a la orientaci\u00f3n del momento angular (hacia arriba o hacia abajo) transportado por part\u00edculas, que se entrelazan en pares con espines opuestos. Ahora que se ha observado el estado por primera vez, se espera que el descubrimiento pueda avanzar en el desarrollo de las computadoras cu\u00e1nticas.<\/p>\n\n\n\n
“Es un momento muy especial en el campo”, dice el f\u00edsico cu\u00e1ntico Mikhail Lukin, de la Universidad de Harvard en Massachusetts. “Realmente se puede tocar, pinchar y pinchar este estado ex\u00f3tico y manipularlo para comprender sus propiedades \u2026 es un nuevo estado de la materia que la gente nunca ha podido observar”.<\/p>\n\n\n\n
Los imanes normales presentan electrones cuyo esp\u00edn est\u00e1 orientado en la misma direcci\u00f3n hacia arriba o hacia abajo, que es lo que genera el magnetismo. En los l\u00edquidos de esp\u00edn cu\u00e1ntico, se introduce un tercer electr\u00f3n, por lo que mientras dos espines opuestos se estabilizan entre s\u00ed, el esp\u00edn del tercer electr\u00f3n desequilibra el equilibrio. Crea un im\u00e1n ‘frustrado’ donde los giros no pueden estabilizarse todos en una direcci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Para producir su propio patr\u00f3n de celos\u00eda frustrado, el equipo us\u00f3 un simulador cu\u00e1ntico programable construido en 2017. El simulador usa un programa de computadora cu\u00e1ntica para mantener \u00e1tomos en formas personalizadas usando l\u00e1seres, como cuadrados, tri\u00e1ngulos o panales, y se puede usar para dise\u00f1ar diferentes interacciones y procesos cu\u00e1nticos.<\/p>\n\n\n\n
El simulador utiliza rayos l\u00e1ser estrechamente enfocados para organizar los \u00e1tomos individualmente, y al organizar los \u00e1tomos de rubidio en una red con un patr\u00f3n triangular, los investigadores pudieron producir un im\u00e1n frustrado con propiedades de entrelazamiento cu\u00e1ntico, donde los cambios en un \u00e1tomo se combinan en un segundo \u00e1tomo enredado. Las conexiones entre los \u00e1tomos indicaron que efectivamente se hab\u00eda creado un l\u00edquido de esp\u00edn cu\u00e1ntico.<\/p>\n\n\n\n
“Puedes separar los \u00e1tomos tanto como quieras; puedes cambiar la frecuencia de la luz l\u00e1ser; realmente puedes cambiar los par\u00e1metros de la naturaleza de una manera que no podr\u00edas en el material donde estas cosas se estudiaron antes”, dice el f\u00edsico cu\u00e1ntico Subir Sachdev, de la Universidad de Harvard.<\/p>\n\n\n\n
“Aqu\u00ed, puedes mirar cada \u00e1tomo y ver lo que est\u00e1 haciendo”.<\/p>\n\n\n\n
Las computadoras cu\u00e1nticas se basan en bits cu\u00e1nticos o qubits, y se espera que los l\u00edquidos de esp\u00edn cu\u00e1ntico ayuden en el desarrollo de qubits topol\u00f3gicos: qubits que est\u00e1n mejor protegidos contra el ruido y la interferencia externos. Para una computadora cu\u00e1ntica, eso es muy importante. Estos sistemas pueden ser muy delicados y hacer que funcionen durante largos per\u00edodos de tiempo sin errores es uno de los mayores desaf\u00edos en los que est\u00e1n trabajando los cient\u00edficos.<\/p>\n\n\n\n
Ahora que se han detectado l\u00edquidos de esp\u00edn cu\u00e1ntico por primera vez, deber\u00eda ayudar a descubrir c\u00f3mo hacer que los qubits sean lo m\u00e1s robustos posible. Ahora hay mucho m\u00e1s por explorar, dicen los investigadores.<\/p>\n\n\n\n
“Aprender a crear y utilizar esos qubits topol\u00f3gicos representar\u00eda un gran paso hacia la realizaci\u00f3n de ordenadores cu\u00e1nticos fiables”, dice la f\u00edsica cu\u00e1ntica Giulia Semeghini de la Universidad de Harvard.<\/p>\n\n\n\n