"Qué es el líquido cuántico de espines, el enigmático estado de la substancia que termina de ser encontrado en la naturaleza"

Qué es el líquido cuántico de espines, el enigmático estado de la substancia que termina de ser encontrado en la naturaleza

Un misterio que llevaba conspirando a los investigadores desde hace decenios está más cerca de ser resuelto. Un grupo de investigadores ha encontrado por primera vez en la naturaleza evidencia de un estado de la substancia que había sido caracterizado hace 40 años pero que se veía a él no hasta el momentoa.Leer también: Antes […]

Un misterio que llevaba conspirando a los investigadores desde hace decenios está más cerca de ser resuelto.

Un grupo de investigadores ha encontrado por primera vez en la naturaleza evidencia de un estado de la substancia que había sido caracterizado hace 40 años pero que se veía a él no hasta el momentoa.

Mencionado estado, conocido como “líquido cuántico de espines”, causa que los electrones se rompan en trozos.

Y esas partículas fragmentadas, llamadas “fermiones de Majorana”, podrían tener la clave para la construcción de computadoras cuánticas, muchísimo más rápidas que las computadoras convencionales.

“Esta es la primera vez que tenemos una teoría muy controlada sobre el tema. Hasta el momento, sólo se habían elaborado ensayos, pero nada controlado”, le ha contado a BBC Mundo Johannes Knolle, del Laboratorio Cavendish de Cambridge, y coautor de un nuevo estudio publicado en la revista investigadora Nature Materials.

Estamos ante un nuevo estado cuántico de la substancia”

Knolle y su equipo consiguieron medir la huella de esos fermiones de Majorana en un material de dos dimensiones con una estructura similar al grafeno.

Knolle afirm: “Estamos ante un nuevo estado cuántico de la substancia que había sido vaticinado pero que se veía a él nunca con anterioridad..

Agregó: “Esta es una nueva adición a una corta lista de estados cuánticos conocidos de la substancia”.

Pero, ¿qué significa este hallazgo y qué tiene que ver con la computación?

No es la primera vez que se realizan descubrimientos relevantes sobre la cuestión, tal y como apuntaba Knolle, esta.

El investigador español José A. Rodríguez Rivera, del Instituto Nacional de Normas y Tecnología de Estados Unidos , formó parte del equipo que ha experimentado con el líquido cuántico de espines en 2012.

De acuerdo con Rodríguez, para comprender el alcance del nuevo hallazgo es relevante saber lo que significa la frustración magnética, que hace que “por su naturaleza, algunos átomos tiendan a ordenarse de modo que todos sus espines apunten hacia una dirección”, le ha contado el especialista a BBC Mundo.

Algunas de las substancias con estas propiedades son el hierro y el níquel.

“Estas frustraciones dependen de la temperatura y se reducen al descender la misma. Habitualmente, a muy bajas temperaturas esos materiales terminan reordenándose”.

Se llama líquido de espines porque sus estados desordenados son el analógico magnético de los líquidos reales

“Pero teóricamente puede haber materiales que, aun en el cero absoluto, 0 Kelvin , no llegan al orden y continúan frustrados “.

En lugar de eso, estos materiales forman una especie de sopa cuántica de partículas entrelazadas que se enredan por las fluctuaciones cuánticas.

Pueda continuar vivo a 0 kelvin”, según Rodríguez, lo que resulta “increíble” es que el sistema “.

Y, tal y como informa lo especialista, a ese estado de la substancia “se le llama líquido de espines porque sus estados desordenados serían el analógico magnético a lo que pasa con los líquidos reales”.

Este hallazgo está siendo observado como un hito en la física y podría suponer un gran avance para la computación cuántica.

Y es que los fermiones de Majorana podrían usarse como bloques de construcción de computadoras cuánticas.

Un imán corriente crearía diferentes puntos de corte, pero era un misterio saber qué tipo de patrón adoptarían los fermiones de Majorana en un estado de líquido de spin cuántico. Y ha resultado que los augurios teóricos sobre la forma que tendrían esas firmas, llevadas a cabo en 2014 por el propio Knolle y sus colaboradores, han coincidido con lo que los investigadores vieron en pantalla tras sus ensayos. Por lo que se trataba de la primera evidencia directa de un estado líquido de spin cuántico y de fraccionamiento de electrones en un material bidimensional obtenido por la Física.

Johannes Knolle informó: “Las partículas Majorana podrían ser muy útiles en el futuro en lo que respecta a la computación cuántica”.

Dmitry Kovrizhin aseguró que “se trata de un paso relevante para comprender la substancia cuántica”. Dmitry Kovrizhin es otro autor del estudio.

“Hasta hace poco tiempo -informa Dmitry Kovrizhin, otro de los autores del empleo -ni siquiera sabíamos cuáles serían las huellas que tendríamos que buscar para detectar un estado líquido de spin cuántico. Por eso, lo que hemos hecho en empleos anteriores ha sido exactamente interrogarnos qué si estuviéramos llevando a cabo ensayos sobre un probable líquido de spin cuántico, es lo que deberíamos de ver”.

Terminó: “Y resulta entretenido tener un nuevo estado cuántico que nunca nadie había observado previamente, porque nos abre posibilidades de probar cosas nuevas”.

Pero, según informa José A. Rodríguez, “hay varios materiales que presentan atributos de líquidos cuánticos de espines”.

“La diferencia es el tipo y la cantidad de evidencia que se tiene para asegurar que esos materiales son un líquido de espines”.

Terminó: “Todavía hacen falta más estudios para asegurar al 100% qué materiales son realmente líquidos magnéticos”.