Esquema de enfriamiento simpático y simulaciones numéricas. (a) La unión óptica acopla el movimiento del centro de masa de dos microesferas (representadas como un resorte entre las partículas). Cuando se aplica enfriamiento por retroalimentación a la partícula izquierda, la partícula derecha se enfría por simpatía. (b), (c) Evolución temporal de las temperaturas del centro de masa simulado 𝑇1 (líneas sólidas) y 𝑇2 (líneas discontinuas) para la partícula enfriada por retroalimentación y enfriada por simpatía, respectivamente, frente a la presión del gas para (b) 𝜉/𝜅=0.01ξ/κ=0.01 y (c) 𝜉/𝜅=0.1ξ/κ=0.1. (d) Temperaturas estacionarias simuladas 𝑇1 (azul) y 𝑇2 (rojo) en función de la presión del gas para diferentes fuerzas de unión. Crédito:Óptica (2022). DOI:10.1364/OPTICA.466337
Un equipo de investigadores internacionales, incluidos científicos de la Universidad de St Andrews, ha creado un microrefrigerador del tamaño de un glóbulo sanguíneo para enfriar objetos adyacentes, que podría tener importantes aplicaciones en tecnologías cuánticas.
Esta investigación, publicada en la revista Optica , podría ayudar a abordar la cuestión abierta desde hace mucho tiempo en física:por qué los misteriosos efectos cuánticos que gobiernan el comportamiento de los átomos y las moléculas no se ven a escala cotidiana.
La mecánica cuántica describe el comportamiento de objetos excepcionalmente pequeños a temperaturas muy bajas. Entre los efectos notables de la mecánica cuántica se encuentra el entrelazamiento cuántico.
Denominado por Einstein como "acción espeluznante a distancia", este efecto acopla el destino de los objetos separados:realizar una medición de un objeto te dice instantáneamente el resultado de la misma medición en el otro objeto, incluso si está excepcionalmente lejos. Esto está detrás del impulso actual para realizar computadoras cuánticas y encriptación basada en cuántica.
Para ver el enredo entre dos objetos, primero deben estar en el régimen cuántico. Esto significa que deben estar increíblemente fríos, y cuanto más grande sea el objeto, más frío debe estar. Por esta razón, el entrelazamiento solo se ha demostrado con objetos excepcionalmente pequeños y fríos, como pequeñas nubes de átomos o moléculas. El enredo de objetos cotidianos permanece en el ámbito de la ciencia ficción.
Sin embargo, en un paso importante hacia este objetivo, un equipo internacional de investigadores de Escocia, Australia, EE. UU. y la República Checa ha desarrollado una forma de permitir que se enfríen dos o más perlas de vidrio, cada una del tamaño de un glóbulo rojo. a temperaturas más frías que las profundidades del espacio exterior.
Para objetos de este tamaño, la velocidad de su movimiento está relacionada con su temperatura, por lo que reducir la velocidad de un objeto es efectivamente enfriarlo. El equipo usó láseres para enfriar una de las cuentas, que luego actuó como un refrigerador para una cuenta adicional. Lo lograron utilizando la dispersión de luz entre las cuentas para acoplar su movimiento. Reducir la temperatura del refrigerador enfriado por láser enfrió las otras perlas a menos de un grado por encima del cero absoluto, la temperatura más fría alcanzable en el universo y casi 300 grados más fría que un día cálido.
El Dr. Yoshihiko Arita, investigador de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad y primer autor del estudio, dijo:"Este experimento muestra un nuevo camino por el cual podemos enfriar dos o más objetos. Es emocionante que el enfoque sea compatible con muchos experimentos actuales en el campo y ofrece una ruta potencial para ver el enredo en objetos que están en el borde de lo que podemos ver a simple vista".
El profesor Kishan Dholakia de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Adelaide, quien supervisó la investigación, dijo:"Las partículas levitadas están listas para ofrecer un cambio de paradigma para la detección terrestre de las fuerzas fundamentales y la física cuántica. Incluso podrían conducir a la creación de tablas. sensores superiores de ondas gravitacionales. Este trabajo inspirará a los investigadores a explorar el mérito de múltiples partículas para una variedad de estudios en esta área floreciente". Los experimentos con espejos de ondas gravitacionales pueden evolucionar hacia entidades cuánticas
