Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Bristol, han descubierto un nuevo método que podría utilizarse para construir sensores cuánticos con una precisión ultra alta.

Cuando los átomos individuales emiten luz, lo hacen en paquetes discretos llamados fotones.

Cuando se mide esta luz, esta naturaleza discreta o 'granular' conduce a fluctuaciones especialmente bajas en su brillo, ya que nunca se emiten dos o más fotones al mismo tiempo.

Esta propiedad es particularmente útil en el desarrollo de tecnologías cuánticas futuras, donde las fluctuaciones bajas son clave, y ha provocado un aumento del interés en los sistemas de ingeniería que actúan como átomos cuando emiten luz, pero cuyas propiedades se adaptan más fácilmente.

Estos 'átomos artificiales' como se les conoce, están hechos típicamente de materiales sólidos, y son de hecho objetos mucho más grandes, en el que la presencia de vibraciones es inevitable, y generalmente se considera perjudicial.

Sin embargo, un equipo colaborativo, dirigido por la Universidad de Bristol, ahora ha establecido que estas vibraciones que ocurren naturalmente en átomos artificiales pueden conducir sorprendentemente a una supresión de fluctuaciones en el brillo aún mayor que la presente en los sistemas atómicos naturales.

Los autores, que incluyen académicos de las universidades de Sheffield y Manchester, muestran que estas bajas fluctuaciones podrían usarse para construir sensores cuánticos que son inherentemente más precisos que los posibles sin vibraciones.

Sus hallazgos se publican hoy en la revista. Comunicaciones de la naturaleza .

Dra. Dara McCutcheon, El investigador principal de la investigación y profesor de Ingeniería Cuántica de la Facultad de Física de la Universidad de Bristol dijo:"Las implicaciones de esta investigación son de gran alcance.

"Por lo general, uno siempre piensa que las vibraciones presentes en estos átomos artificiales relativamente grandes son perjudiciales para la luz que emiten, como típicamente las vibraciones empujan los niveles de energía, con las fluctuaciones resultantes impresas en los fotones emitidos.

"¿Qué está pasando aquí, sin embargo, es que a bajas temperaturas el ambiente vibratorio actúa para enfriar el sistema, en cierto sentido congelando los niveles de energía, ya su vez suprimiendo las fluctuaciones en los fotones emitidos ".

Este trabajo apunta hacia una nueva visión de estos átomos artificiales, en el que su naturaleza de estado sólido se utiliza realmente para producir luz que no podría obtenerse utilizando sistemas atómicos naturales.

También abre la puerta a un nuevo conjunto de aplicaciones que utilizan átomos artificiales para la detección cuántica mejorada. que van desde magnetometría a pequeña escala que podría usarse para medir señales en el cerebro, todo el camino hasta la detección de ondas gravitacionales a gran escala que revelan procesos cósmicos en el centro de las galaxias.