Jigang Wang explicó pacientemente su último descubrimiento en el control cuántico que podría conducir a la computación ultrarrápida basada en la mecánica cuántica:mencionó la superconductividad inducida por la luz sin brecha de energía. Sacó a colación los ritmos cuánticos supercorrientes prohibidos. Y mencionó la ruptura de la simetría a velocidades de terahercios.

Luego retrocedió y aclaró todo eso. Después de todo, el mundo cuántico de materia y energía a escalas de terahercios y nanómetros (billones de ciclos por segundo y mil millonésimas de metros) sigue siendo un misterio para la mayoría de nosotros.

"Me gusta estudiar el control cuántico de la superconductividad que excede los gigahercios, o miles de millones de ciclos por segundo, cuello de botella en las aplicaciones actuales de computación cuántica de última generación, "dijo Wang, profesor de física y astronomía en la Universidad Estatal de Iowa, cuya investigación ha sido apoyada por la Oficina de Investigación del Ejército. "Estamos usando luz de terahercios como una perilla de control para acelerar las supercorrientes".

La superconductividad es el movimiento de la electricidad a través de ciertos materiales sin resistencia. Suele ocurrir en muy, temperaturas muy frías. Piense en -400 Fahrenheit para superconductores de "alta temperatura".

La luz de terahercios es ligera en muy, frecuencias muy altas. Piense en billones de ciclos por segundo. Esencialmente, se trata de ráfagas de microondas extremadamente fuertes y potentes que se disparan en períodos de tiempo muy cortos.

Wang y un equipo de investigadores demostraron que dicha luz se puede utilizar para controlar algunas de las propiedades cuánticas esenciales de los estados superconductores. incluyendo flujo supercorriente macroscópico, simetría rota y acceder a ciertas oscilaciones cuánticas de muy alta frecuencia que se cree que están prohibidas por la simetría.

Todo suena esotérico y extraño. Pero podría tener aplicaciones muy prácticas.

"Las supercorrientes inducidas por la luz trazan un camino a seguir para el diseño electromagnético de propiedades de materiales emergentes y oscilaciones coherentes colectivas para aplicaciones de ingeniería cuántica, "Wang y varios coautores escribieron en un artículo de investigación recién publicado en línea por la revista Fotónica de la naturaleza .

En otras palabras, El descubrimiento podría ayudar a los físicos a "crear computadoras cuánticas ultrarrápidas impulsando supercorrientes, Wang escribió en un resumen de los hallazgos del equipo de investigación.

Encontrar formas de controlar acceder y manipular las características especiales del mundo cuántico y conectarlas con problemas del mundo real es un gran impulso científico en estos días. La National Science Foundation ha incluido el "salto cuántico" en sus "10 grandes ideas" para la investigación y el desarrollo futuros.

"Al explotar las interacciones de estos sistemas cuánticos, tecnologías de próxima generación para la detección, informática, el modelado y la comunicación serán más precisos y eficientes, "dice un resumen del apoyo de la fundación científica a los estudios cuánticos". Para alcanzar estas capacidades, los investigadores necesitan comprender la mecánica cuántica para observar, manipular y controlar el comportamiento de las partículas y la energía en dimensiones al menos un millón de veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano ".

Wang y sus colaboradores:Xu Yang, Chirag Vaswani y Liang Luo del estado de Iowa, responsable de la instrumentación y los experimentos de terahercios; Chris Sundahl, Jong-Hoon Kang y Chang-Beom Eom de la Universidad de Wisconsin-Madison, responsable de materiales superconductores de alta calidad y sus caracterizaciones; Martin Mootz e Ilias E. Perakis de la Universidad de Alabama en Birmingham, responsables de la construcción de modelos y simulaciones teóricas, están avanzando en la frontera cuántica al encontrar nuevos estados de flujo de supercorrientes macroscópicas y desarrollar controles cuánticos para cambiarlos y modularlos.

Un resumen del estudio del equipo de investigación dice que los datos experimentales obtenidos de un instrumento de espectroscopia de terahercios indican que la sintonización de ondas de luz de terahercios de las supercorrientes es una herramienta universal "y es clave para impulsar las funcionalidades cuánticas para alcanzar sus límites finales en muchas disciplinas transversales" como los mencionados por la fundación científica.

Y entonces, los investigadores escribieron, "Creemos que es justo decir que el presente estudio abre una nueva arena de la electrónica superconductora de ondas de luz a través del control cuántico de terahercios durante muchos años por venir".