martes, 28 de septiembre de 2010

Moléculas enfriadas con láser allanan el camino a la computación cuántica


Con el fin de lograr que las computadoras cuánticas se conviertan en una realidad, un grupo de científicos estadounidenses están trabajando con moléculas super enfriadas. Esto se debe a que a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273 grados Celsius), las oscilaciones asociadas con moléculas de bajas energías podrían ser usadas en la creación de bits cuánticos para su uso en procesadores cuánticos. El equipo de científicos de la Universidad de Yale que trabaja en este proyecto han dado un paso adelante al respecto con el uso de rayos láser para enfriar las moléculas.

Hasta ahora los científicos han seguido dos caminos en sus esfuerzos por crear bits cuánticos, también conocidos copmo qubits. Uno de estos enfoques involucra el uso de átomos individuales, si bien estos durante los experimentos no se comunican con otros lo suficientemente bien. El otro enfoque consiste en la creación de los llamados átomos artificiales, hechos mediante la combinación de billones de átomos en el interior de una especie de circuito que se comporta como un simple átomo sencillo. Estos "átomos artificiales" se comunican mucho mejor, pero son tan grandes que son objeto de interferencias desde el mundo exterior.


Esto ha hecho que los científicos estén en busqueda de soluciones alternativas para conseguir la computación cuántica y tal parece que las moléculas hechas de distintos átomos puede ser la respuesta que los investigadores han estado tratando de encontrar.

El problema al trabajar con estas moléculas es que en general, no pueden ser manipuladas sin perturbar sus propiedades cuánticas. Si bien otros grupos de investigadores han tratado de enfriar átomos individuales, para luego juntarlos y formar una molécula, el equipo de la Universidad de Yale ha trabajado para evitar este paso. Esto lo ha conseguido golpeando moléculas de monofluoruro de estroncio (SrF)  desde direcciones opuestas con fotones emitidos por un rayo láser.

Las moléculas de SrF fueron escogidas debido a que tienen menos tendencia a vibrar que otras moléculas, además las moléculas de SrF usadas en estos experimentos provienen de una nueva fuente que permiten que sean pre-enfriadas mucho mejor de lo que era posible con anterioridad. Otro factor tomado en cuenta por los investigadores es el color de la luz laser, ya que con esto buscaban asegurarse que la energía absorbida por las moléculas no causara que estas empezaran a girar en vez de reemitir la energía absorbida. Si esto hubiera ocurrido, las moléculas habrían perdido parte de su propia energía cinética en el proceso.

Al final, el equipo consiguió bajar la temperatura de las moléculas de SrF hasta los 300 micro Kelvin, lo cual constituye un logro significativo, el cual sin embargo aún no es suficiente ya que es necesario acercar la temperatura aún más al cero absoluto. Los investigadores consideran que pueden hacer descender aún más la temperatura y el proceso puede aplicarse con otros tipos de moléculas. Adicionalmente consideran que este proceso tiene usos para otras aplicaciones aparte de la computación cuántica.

El enfriamiento de átomos  mediante rayos láser ha creado una verdadera revolución científica. Actualmente es usado en diferentes áreas, desde ciencia básica como el estudio de condensados de Bose-Einstein hasta el desarrollo de nuevas tecnologías con impacto en el mundo real, como instrumentos de navegación y relojes atómicos. La extensión de esta técnica a las moléculas promete abrir un nuevo y amplio rango de aplicaciones científicas y tecnológicas.






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