Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) han podido iniciar un movimiento controlado en el corazón mismo de un átomo. Hacen que el núcleo del átomo interactúe con un electrón en una de las capas más externas del átomo. Este electrón puede manipularse y leerse con la aguja de un microscopio de efecto túnel. Investigación publicada en Comunicaciones de la naturaleza Hoy en día ofrece la posibilidad de almacenar información cuántica dentro del núcleo, donde está protegida de perturbaciones externas.
Durante semanas, los investigadores estudiaron un solo átomo de titanio. “Para ser exactos, un átomo de Ti-47”, afirma el líder de la investigación, Sander Otte. “Tiene un neutrón menos que el Ti-48, que es naturalmente abundante, lo que hace que el núcleo esté ligeramente magnetizado”. Este magnetismo, “giro” en el lenguaje cuántico, puede verse como una especie de aguja de una brújula que puede apuntar en diferentes direcciones. La orientación del espín en un momento dado constituye una información cuántica.
Absolutamente correcto
El núcleo de un átomo flota lejos de los electrones en órbita en un espacio (comparativamente) gigante, ajeno a su entorno. Pero hay una excepción: debido a la muy débil “interacción hiperfina”, el espín nuclear puede verse afectado por el espín de uno de los electrones. “Es más fácil decirlo que hacerlo”, afirma Lucas Veldman, que recientemente defendió con honores su tesis doctoral sobre investigación. “La interacción hiperfina es tan débil que sólo es eficaz en un campo magnético muy pequeño y preciso”.
Pulso de voltaje
Una vez que se cumplieron todas las condiciones experimentales, los investigadores utilizaron un pulso de voltaje para sacar del equilibrio el espín del electrón, después de lo cual los dos espines giraron juntos durante una fracción de un microsegundo. “Exactamente como predijo Schrödinger”, afirma Veldman. Además de los experimentos, también realizó cálculos que reproducían sorprendentemente bien las fluctuaciones observadas. La fuerte concordancia entre observaciones y predicciones muestra que no se pierde información cuántica durante la interacción entre el electrón y el núcleo.
Almacenamiento de información cuántica
La protección eficaz del medio ambiente hace que el espín atómico sea un candidato viable para contener información cuántica. La investigación actual puede acercar esta aplicación un paso más. Pero eso no es lo que motiva principalmente a los investigadores. Otte: “Este experimento permite al hombre influir en el estado de la materia a una escala inimaginablemente pequeña. Para mí, sólo eso merece la pena”.
