Ya es posible escuchar la radio cuántica
Un circuito cuántico detecta la señal de radio más débil de la mecánica cuántica
Investigadores alemanes han desarrollado un circuito cuántico capaz de detectar fotones, la señal de radio más débil de la mecánica cuántica. La detección podría aplicarse a la radioastronomía y a la medicina, y permite el estudio de la interacción entre la mecánica cuántica y la gravedad
Investigadores de la Universidad Técnica de Delft
(Países Bajos) han creado un circuito cuántico que les permite escuchar
la señal de radio más débil permitida por la mecánica cuántica.
Hasta
ahora, cuando una señal de radio era demasiado débil, la solución ha
sido aumentarla. Por ejemplo, en un viaje en coche, a veces se pierde la
señal en la que se sintoniza una emisora y se escucha un molesto ruido
que se evita eligiendo una emisora diferente. En otras ocasiones, cuando
nuestros dispositivos no captan bien la señal wifi por estar demasiado alejados del router,
nos acercamos a él. Pero, en vez de aumentar la señal, otra solución
sería aumentar la sensibilidad de los sensores de las ondas.
Las
señales débiles de radio no son solo un desafío para las personas que
intentan encontrar su emisora de radio favorita, sino también para los
escáneres de resonancia magnética en los hospitales, así como para los
telescopios que usan los científicos para explorar el espacio.
Esta
investigación, dirigida por Gary Steele, ha dado un “salto cuántico” en
la detección de radiofrecuencias, y ha demostrado la detección de
fotones o cuantos de energía, las señales más débiles permitidas por la teoría de la mecánica cuántica.
Trozos cuánticos
La electrodinámica clásica estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos a nivel macroscópico, pero tiene dificultades para explicar la radiación térmica,
es decir, la vibración microscópica de las partículas que componen
cualquier objeto en equilibrio. La estabilidad de los átomos tampoco
podía ser explicada por el electromagnetismo clásico.
Por
eso, a principios del siglo XX, se formuló la mecánica cuántica al
buscar explicaciones para los fenómenos que se observaban a nivel
atómico. El físico alemán Max Planck enunció la hipótesis de que la
radiación electromagnética es absorbida y emitida por la materia en
forma de “cuantos” de luz o fotones de energía cuantizados.
"Supongamos que estoy empujando a un niño en un columpio", explica en un comunicado
el investigador principal Mario Gely. "En la teoría clásica de la
Física, si quiero que el niño vaya un poco más rápido, puedo darle un
pequeño empujón para que adquiera, más velocidad y más energía. La
mecánica cuántica dice algo diferente: solo podría aumentar la energía
del niño un "paso cuántico" cada vez. Empujar por solo la mitad de esa
cantidad de energía no es posible".
Para un niño en un columpio, estos “pasos cuánticos”
son demasiado pequeños para poder notarlos. Hasta hace poco, lo mismo
ocurría con las ondas de radio.
Sin embargo, los investigadores han desarrollado un circuito que puede detectar estos “cuantos de energía” en las señales de radiofrecuencia, lo que abre la posibilidad detectar ondas de radio a nivel cuántico.
Sin embargo, los investigadores han desarrollado un circuito que puede detectar estos “cuantos de energía” en las señales de radiofrecuencia, lo que abre la posibilidad detectar ondas de radio a nivel cuántico.
De la radio cuántica a la gravedad cuántica
Más
allá de las aplicaciones en la detección cuántica, los investigadores
están interesados en llevar la mecánica cuántica al siguiente nivel: la
masa. Mientras que la teoría del electromagnetismo cuántico se
desarrolló hace casi 100 años, los físicos aún hoy están desconcertados
sobre cómo encajar la gravedad en esta rama de la Física.
La gravedad cuántica es el campo de la física teórica que pretende unificar la teoría cuántica de campos
(que aplica los principios de la mecánica cuántica a los sistemas
clásicos de campos continuos, como el campo electromagnético) con la relatividad general, la teoría del campo gravitatorio publicada por Albert Einstein en 1915 y 1916.
"Usando
nuestra radio cuántica, queremos tratar de escuchar y controlar las
vibraciones cuánticas de objetos pesados, y explorar experimentalmente
lo que sucede cuando se mezclan la mecánica cuántica y la gravedad",
apunta Gely. "Si los experimentos tienen éxito, podríamos probar si
podemos hacer una superposición cuántica del espacio-tiempo en sí, un
nuevo concepto que probaría nuestra comprensión tanto de la mecánica
cuántica como de la relatividad general".
Referencia
Observation and stabilization of photonic Fock states in a hot radio-frequency resonator, M. F. Gely et al. Science, 7 March 2019. DOI: 10.1126/science.aaw3101.
https://www.tendencias21.net/Ya-es-posible-escuchar-la-radio-cuantica_a45121.html?fbclid=IwAR0GUJTRKNZ4EgHlKmsd9j1N6vZRd9s1uQgJobGW53jjYJy9mKNk7zNEsmA
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