Extraño objeto cuántico creado con éxito en el laboratorio por primera vez

La mecánica cuántica, el comportamiento del Universo en la escala más pequeña, continúa sorprendiéndonos, y los científicos ahora pueden crear con éxito un objeto cuántico llamado pared de dominio en entornos de laboratorio.

Por primera vez, estas paredes ahora se pueden generar en el laboratorio bajo demanda, cuando los átomos se almacenan a temperaturas muy bajas, un escenario conocido como Condensado de Bose-Einstein – agrupamiento en dominios bajo ciertas condiciones. Las paredes son las uniones entre estos dominios.

Los investigadores que crean estos muros de dominio dicen que podrían terminar arrojando nueva luz sobre muchas áreas diferentes de la mecánica cuántica, incluida la electrónica cuántica, la memoria cuántica y el comportamiento de partículas cuánticas exóticas.

«Es un poco como una duna de arena en el desierto: está hecha de arena, pero la duna se comporta como un objeto que se comporta de manera diferente a los granos de arena individuales», dice el físico Kai-Xuan Yao de la Universidad de Chicago.

Había búsqueda anterior en paredes de dominio, pero hasta ahora nunca se han podido crear a voluntad en el laboratorio, dando a los científicos la capacidad de analizarlos de nuevas maneras. Resulta que actúan como objetos cuánticos independientes, pero no necesariamente de la forma en que los científicos esperarían que lo hicieran.

Este comportamiento inesperado significa que las paredes del dominio se unen a una clase de objeto llamada fenómenos emergentesdonde las partículas que se unen parecen seguir un conjunto diferente de leyes físicas que las partículas que operan solas.

Una de las observaciones inusuales realizadas por el equipo es cómo reaccionan las paredes del dominio a los campos eléctricos, lo que requerirá más estudio para desenredarlo. Por ahora, solo poder fabricar y manipular estas paredes es un gran paso adelante.

«Tenemos mucha experiencia en el control de átomos», dice el físico Cheng Chin de la Universidad de Chicago. «Sabemos que si empujas los átomos hacia la derecha, se moverán hacia la derecha. Pero aquí, si empujas la pared del dominio hacia la derecha, se moverá hacia la izquierda».

Parte de la razón por la que el descubrimiento es tan importante es que podría enseñarnos más sobre cómo se comportaron los átomos al comienzo de la existencia del Universo: las partículas que una vez se agruparon juntas finalmente se expandieron para formar estrellas y planetas, y a los científicos les gustaría saber exactamente cómo. sucedió.

Este descubrimiento de la pared del dominio se enmarca en lo que se conoce como teoría de calibre dinámico, una forma de probar y calcular la dinámica de los fenómenos cuánticos en el laboratorio. Estos hallazgos podrían explicar cómo operan los fenómenos emergentes en todo, desde los materiales hasta el Universo primitivo.

Sin embargo, además de mirar hacia atrás, los investigadores también miran hacia adelante. Una vez que comprendamos más acerca de cómo controlar las paredes de dominio, podría abrir oportunidades para nuevas tecnologías cuánticas.

«Puede haber aplicaciones para este fenómeno en términos de producción de material cuántico programable o procesadores de información cuántica». barbilla dice.

«Se puede usar para crear una forma más robusta de almacenar información cuántica o habilitar nuevas funciones en los materiales. Pero antes de que podamos averiguarlo, el primer paso es comprender cómo controlarlos».

La investigación fue publicada en Naturaleza.