Los investigadores tienen grandes ideas sobre el potencial de la tecnología cuántica, desde redes no pirateadas hasta sensores de terremotos. Pero todas estas cosas dependen de una gran hazaña tecnológica:poder construir y controlar sistemas de partículas cuánticas, que se encuentran entre los objetos más pequeños del universo.

Ese objetivo está ahora un paso más cerca con la publicación de un nuevo método por científicos de la Universidad de Chicago. Publicado el 28 de abril en Naturaleza , el artículo muestra cómo llevar varias moléculas a la vez a un solo estado cuántico, uno de los objetivos más importantes de la física cuántica.

"La gente ha intentado hacer esto durante décadas, así que estamos muy emocionados "dijo el autor principal Cheng Chin, un profesor de física en la UChicago que dijo que ha querido lograr este objetivo desde que era un estudiante de posgrado en la década de 1990. "Espero que esto pueda abrir nuevos campos en la química cuántica de muchos cuerpos. Hay evidencia de que hay muchos descubrimientos esperando por ahí".

Uno de los estados esenciales de la materia se llama condensado de Bose-Einstein:cuando un grupo de partículas enfriadas hasta casi el cero absoluto comparten un estado cuántico, todo el grupo comienza a comportarse como si fuera un solo átomo. Es un poco como persuadir a toda una banda para que marche completamente al mismo paso mientras toca en sintonía; es difícil de lograr, pero cuando pasa se puede abrir un mundo completamente nuevo de posibilidades.

Los científicos han podido hacer esto con átomos durante algunas décadas, pero lo que realmente les gustaría hacer es poder hacerlo con moléculas. Tal avance podría servir como base para muchas formas de tecnología cuántica.

Pero debido a que las moléculas son más grandes que los átomos y tienen muchas más partes móviles, la mayoría de los intentos de aprovecharlos se han convertido en un caos. "Los átomos son simples objetos esféricos, mientras que las moléculas pueden vibrar, girar, llevar pequeños imanes, ", dijo Chin." Debido a que las moléculas pueden hacer tantas cosas diferentes, los hace más útiles, y al mismo tiempo mucho más difícil de controlar ".

El grupo de Chin quería aprovechar algunas capacidades nuevas en el laboratorio que estaban disponibles recientemente. El año pasado, comenzaron a experimentar con la adición de dos condiciones.

El primero fue enfriar aún más todo el sistema, hasta 10 nanokelvins, un cabello partido por encima del cero absoluto. Luego, colocaron las moléculas en un espacio de arrastre para que queden planas. "Típicamente, las moléculas quieren moverse en todas direcciones, y si permites eso, son mucho menos estables, ", dijo Chin." Confinamos las moléculas para que estén en una superficie 2D y solo puedan moverse en dos direcciones ".

El resultado fue un conjunto de moléculas prácticamente idénticas, alineadas con exactamente la misma orientación, la misma frecuencia vibratoria, en el mismo estado cuántico.

Los científicos describieron este condensado molecular como una hoja prístina de nuevo papel de dibujo para ingeniería cuántica. "Es el punto de partida absolutamente ideal, "Dijo Chin." Por ejemplo, si desea construir sistemas cuánticos para contener información, necesita un borrón y cuenta nueva para escribir antes de poder formatear y almacenar esa información ".

Hasta aquí, han podido unir hasta unos pocos miles de moléculas juntas en tal estado, y están comenzando a explorar su potencial.

"En la forma tradicional de pensar en la química, piensas en algunos átomos y moléculas que chocan y forman una nueva molécula, ", Dijo Chin." Pero en el régimen cuántico, todas las moléculas actúan juntas, en el comportamiento colectivo. Esto abre una forma completamente nueva de explorar cómo las moléculas pueden reaccionar juntas para convertirse en un nuevo tipo de molécula.

"Este ha sido uno de mis objetivos desde que era estudiante, "añadió, "así que estamos muy, muy feliz por este resultado ".