Logran crear estados cuánticos en objetos mecánicos macroscópicos

Durante los últimos años, se han hecho grandes progresos hacia la meta de generar fenómenos cuánticos en sistemas mecánicos.

Lo que parecía imposible hace solo quince años ahora finalmente se ha convertido en una realidad: científicos han conseguido crear con éxito estados cuánticos en objetos mecánicos macroscópicos.

Al acoplar estos osciladores mecánicos a fotones de luz (conformando así sistemas mecano-ópticos), estos científicos han podido enfriarlos hasta su nivel de energía más bajo cerca del límite cuántico, “apretarlos” para reducir aún más sus vibraciones, y entrelazarlos cuánticamente.

Este avance abre nuevas oportunidades en detección cuántica, en el almacenamiento compacto para computación cuántica, en el diseño de experimentos de gravedad cuántica e incluso en la búsqueda de la materia oscura, una forma enigmática de materia que no emite radiación electromagnética pero que abunda en el universo mucho más que la materia normal.

Para hacer los sistemas optomecánicos operen de manera eficiente en el régimen cuántico, los científicos se enfrentan a un dilema.

Por un lado, los osciladores mecánicos deben estar adecuadamente aislados de su entorno para minimizar la pérdida de energía; por otro lado, deben estar bien acoplados a otros sistemas físicos como resonadores electromagnéticos para controlarlos.

Alcanzar este equilibrio requiere maximizar la vida útil del estado cuántico de los osciladores, un estado que se ve afectado por las fluctuaciones térmicas del entorno y las inestabilidades de frecuencia de los osciladores, un conjunto de interferencias que conduce a lo que se conoce como “decoherencia cuántica“, y que es básicamente la destrucción del estado cuántico.

Este es un desafío persistente en sistemas de muy diversa clase, desde los espejos gigantes que se usan en los detectores de ondas gravitacionales, hasta las diminutas partículas atrapadas en un vacío lo más riguroso posible.

En comparación con otras tecnologías, como los bits cuánticos superconductores o las trampas de iones, los sistemas optomecánicos y electromecánicos actuales han venido sufriendo tasas de decoherencia llamativamente altas.

Ahora, el equipo encabezado por Amir Youssefi, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en Suiza, ha afrontado el problema mediante el desarrollo de una plataforma optomecánica de circuitos superconductores que muestra una decoherencia cuántica ultrabaja mientras mantiene un gran acoplamiento optomecánico que resulta en un alto control de fidelidad cuántica.

Fuente: Nature