Los investigadores del Centro de Nanociencia Cuántica del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) han logrado un gran avance en el control de las propiedades cuánticas de átomos individuales. En una colaboración internacional con IBM Research en San José, California, utilizando técnicas avanzadas, los científicos identificaron qué mecanismos destruyen las propiedades cuánticas de los átomos individuales manipulando el estado magnético de un solo átomo de hierro en un aislante delgado. Usando un microscopio de efecto túnel con una punta de metal atómicamente afilada, pudieron obtener imágenes de átomos de hierro individuales y medir y controlar el tiempo que mantienen su comportamiento cuántico.

Sus hallazgos, publicado en la revista Avances de la ciencia , muestran que la pérdida en la superposición del estado cuántico es causada principalmente por electrones cercanos que los investigadores inyectaron con precisión en el átomo de hierro.

"Descubrimos que casi todos los electrones destruyen el estado cuántico, "explica el Dr. Philip Willke, primer autor del estudio. "Además, Descubrimos que los imanes fluctuantes cercanos tenían un impacto negativo similar. Si bien nuestros experimentos disminuyeron el estado de superposición a propósito, también nos dio pistas valiosas sobre cómo mejorar los estados cuánticos de los átomos ".

Andreas Heinrich, Director del IBS Center for Quantum Nanocience, dijo, "Comprender estas interacciones destructivas nos permite evitarlas en experimentos futuros y mejorar el rendimiento de los sensores cuánticos magnéticos que, en este caso, constan de un solo átomo ".

La nanociencia cuántica se basa en aprovechar las propiedades de los átomos y las moléculas para posibles avances en la detección cuántica. potencialmente mejorando los dispositivos que utilizan dicha tecnología, incluidas las máquinas de resonancia magnética del hospital.

Las computadoras cuánticas también podrían beneficiarse potencialmente de esta investigación. Mientras todavía está en desarrollo temprano, La computación cuántica promete superar a las computadoras clásicas en tareas como la administración de bases de datos, búsqueda y optimización. Un sistema cuántico puede mantener dos estados cuánticos simultáneamente, una condición conocida como superposición de estados cuánticos. Sin embargo, cuando un sistema cuántico de este tipo interactúa en entornos particulares, ya sea a través del contacto deseado o no deseado, esta superposición de estados se destruye fácilmente. Los físicos buscan comprender y controlar estos procesos.