REVISTA DE INGENIERIA DYNA

Investigadores de la Universidad de Princeton están transformando la luz en cristal con la intención de desarrollar materiales exóticos como los superconductores de baja temperatura.

"Es algo que nunca hemos visto antes," dijo Andrew Houck, profesor asociado de ingeniería eléctrica y uno de los investigadores. "Este es un nuevo comportamiento de la luz".

Los resultados levanten intrigantes posibilidades para variedad de futuros materiales. Los investigadores también tiene la intención de utilizar el método para responder preguntas sobre el estudio fundamental de la materia, un campo que la física denomina física de la materia condensada.

"Estamos interesados en explorar - y en última instancia, controlar y dirigir - el flujo de energía a nivel atómico,", dijo Hakan Türeci, profesor adjunto de ingeniería eléctrica y un miembro del equipo de investigación. "El objetivo es comprender mejor los procesos y materiales actuales, valorando otros que todavía no podemos crear".

La investigación es parte de un esfuerzo para responder a preguntas fundamentales sobre el comportamiento atómico mediante la creación de un dispositivo que puede simular el comportamiento de las partículas subatómicas. Esta herramienta podría ser un valioso sistema para responder preguntas acerca de los átomos y las moléculas que no son resolubles con el uso de los ordenadores más avanzados existentes hoy en día.

En parte, porque los equipos actuales operan bajo las reglas de la mecánica clásica, que es un sistema que describe el mundo cotidiano de forma distinta al del mundo de los átomos y fotones, que obedece las reglas de la mecánica cuántica totalmente extraña a nuestra percepción del mundo. Una de estas extrañas propiedades es el entrelazamiento cuántico de partículas, que las vincula incluso a largas distancias.

Debido a que el ordenador funciona bajo las reglas clásicas, simplemente no puede lidiar con muchas de las características del mundo cuántico. Los científicos han creído durante mucho tiempo que un ordenador basado en las reglas de la mecánica cuántica podría permitirles resolver problemas que son irresolubles actualmente.

Otro objetivo que persigue este equipo de Princeton, es construir un sistema que simule directamente el comportamiento cuántico deseado. En cierto modo, es como responder a preguntas sobre el diseño del avión mediante el estudio de un modelo de avión en un túnel de viento.

Para construir su máquina, los investigadores crearon una estructura hecha de materiales superconductores con 100.000 millones de átomos diseñados para actuar como un solo "átomo artificial". Colocaron este átomo artificial cerca de un cable superconductor que transporta fotones.

Mediante las reglas de la mecánica cuántica, los fotones del alambre heredan algunas de las propiedades del átomo artificial. Normalmente los fotones no interactúan entre sí, pero en este sistema, los investigadores han sido capaces de crear nuevo comportamiento en el cual los fotones comienzan a interactuar como las partículas en algunos aspectos.

El dispositivo actual es relativamente pequeño, con sólo dos puntos donde un átomo artificial está emparejado con un cable superconductor. Pero los investigadores creen que al expandir el dispositivo y el número de interacciones, pueden aumentar su capacidad de simular sistemas más complejos, desde la simulación de una sola molécula de un material entero. En el futuro, el equipo planea construir dispositivos con cientos puntos con los que esperan observar fases exóticas de luz como superfluidos y aislantes.