¿Cuáles son los límites de la física cuántica? Esta es una pregunta que ha estado investigando en todo el mundo durante décadas. Si queremos hacer que las características del mundo cuántico técnicamente sea útil, debemos comprender que los elementos que son significativamente más grandes que nuclear y moléculas también pueden mostrar fenómenos cuánticos.
Por ejemplo, las pequeñas esferas de vidrio se pueden probar con un diámetro de cien nanómetros, aún menos de mil veces más que el grano de arena, pero los estándares cuánticos son demasiado grandes. Durante años, en la medida en que ha habido un intento de demostrar que tales círculos aún muestran propiedades cuánticas. Con el apoyo teórico de Tu Wayne (Viena), un grupo de investigación en ETH Zuric ahora ha progresado: han podido demostrar que tales partículas, rotando la vibración, se comporta de acuerdo con la física cuántica, no solo cuando usan métodos de enfriamiento complejos, sino también a una temperatura de la sala.
Vibration Quanta: Solo se permiten ciertos bamboles
“Una partícula de microscopio siempre vagará un poco”, dice Carlos González-Balstro, un Carlos González-Balstro, del Instituto de Física Teórica en Wen. “Depende de la doble temperatura y de cómo la partícula se ve afectada por su entorno”.
En la vida cotidiana, asumimos que cualquier tipo de doble es posible. Por ejemplo, un colgante de reloj se puede girar en cualquier ángulo, y se puede eliminar un poco más con fuerza o un poco más de debilidad, tal como lo desea. Sin embargo, en el mundo cuántico, las cosas son diferentes: si observa los segundos de baja energía, sabrá que hay “cuantos de oxilación” muy específicos.
Existe una vibración mínima, conocida como “estado de la tierra”, una vibración ligeramente alta que tiene una energía un poco más (el “primer estado entusiasta”), etc. No hay estado entre él, pero la partícula puede estar presente en la combinación física cuántica de diferentes estados de vibración: es una de las ideas centrales de física cuántica.
“Es muy difícil poner nano partículas en un estado donde sus características cuánticas son claras”, dice Carlos González-Balstaro. “Debe nadar con la interferencia máxima de cualquier interferencia, la partícula. Y generalmente debe garantizar temperaturas muy bajas, cerca del cero absoluto, que es menos 273.15 grados centígrados”.
El gimnasio de rotación va, la partícula permanece caliente
ETH Zuric y Twentyan ahora han desarrollado una técnica que permite un aspecto especial de la condición física nanoteral a cuántica, aunque la partícula misma está en una condición caliente y poco saludable.
Carlos González-Balstaro explica: “Usamos una partícula nano que no es redonda, sino ligeramente elíptica”. “Cuando sostiene una partícula de este tipo en el campo electromagnético, comienza a girar. Nuestra pregunta fue, ¿podemos ver las características cuánticas de esta vibración de rotación? ¿Podemos retirar energía de este movimiento de rotación a menos que esté principalmente en estado de fundamento cuántico?”
Se utilizaron vigas láser y sistemas de espejo para este propósito. Explicando a Carlos González-Balstro, ‘láser puede proporcionar energía a la partícula nano o tomar energía de ella.
Sin embargo, para lograr esto, se tuvieron que resolver una serie de problemas teóricos difíciles: el ruido cuántico de los láseres tuvo que entenderse y controlarse correctamente.
Récord -récord de pureza cuántica
Finalmente, fue posible demostrar que la circulación podría llevarse a un estado que era casi consistente con la condición de tierra mecánica cuántica. Lo sorprendente de esto es que la partícula nanoteral no se enfría; por el contrario, en realidad es de varios cientos de grados calientes.
“Tienes que considerar diferentes grados de libertad”, explica Carlos González-Balstaro. “Permite que el movimiento de rotación reduzca la energía del nanoteral al mismo tiempo sin reducir la energía térmica interna del nanoteral. Sorprendentemente, la circulación puede ganar, por así decirlo, aunque la partícula misma tiene una temperatura de alta temperatura”.
Esto hizo posible crear un estado que fuera significativamente ‘puro’ en términos de física cuántica antes de que fuera posible antes de que no se necesitara enfriamiento, aunque no se necesitaba enfriamiento. Carlos González-Balstaro dice: “Esta es una forma técnicamente práctica de avanzar en los límites de la física cuántica”. “Ahora podemos estudiar propiedades cuánticas de manera estable y confiable, lo cual rara vez era posible”.
