(PhysOrg.com) - El enigmático punto cuántico es el componente básico de las computadoras cuánticas. Los físicos de EPFL han desarrollado una nueva teoría que muestra que la simetría de puntos es suficiente para explicar la mayoría de sus intrigantes propiedades ópticas.

Los físicos han creado un punto piramidal que apenas alcanza los 100 nanómetros de altura, unos 200 átomos de lado. Al aplicar voltaje a esta estructura en miniatura, los científicos han creado un dispositivo que puede emitir luz, que luego podría usarse en componentes futuros de computadoras cuánticas. Pero el camino hacia este nuevo tipo de computación aún es largo, particularmente porque determinar las propiedades ópticas de estos puntos cuánticos es una tarea complicada y computacionalmente intensiva. Marc-André Dupertuis y su equipo del Laboratorio de Física de Nanoestructuras de la EPFL han propuesto, y verificado observacionalmente, una nueva teoría física que no solo reduce el tiempo necesario para realizar estos cálculos, pero también, y sobre todo, nos permite simplemente comprender mejor la naturaleza de estos extraños objetos.

Cuando se inyectan cargas eléctricas en puntos cuánticos, empiezan a vibrar. Esto es lo que los físicos llaman función de onda, que en este caso vibra un poco como la cabeza de un tambor. Uno pensaría que simular estas vibraciones sería extremadamente complejo, pero Dupertuis se dio cuenta de que el comportamiento de las olas, y así la luz emitida por el punto cuántico, podría determinarse suficientemente por simetría. Debido a esto, el cálculo podría simplificarse utilizando una herramienta matemática conocida como teoría de grupos.

Mejor comprensión en el reverso de una servilleta.

La fuerza de este enfoque es su relativa simplicidad. Los físicos pueden deducir las propiedades ópticas de los puntos cuánticos basándose en simetrías que sospechan que están allí. y luego verificar la presencia de las simetrías experimentalmente. “Los cálculos que hasta ahora requerían supercomputadoras ahora se pueden reemplazar por otros cálculos que se pueden hacer en el reverso de una servilleta, ”Dice Dupertuis.

Dupertuis tuvo que superar una seria dificultad para llegar a la teoría:tenía que ser capaz de simplificarla lo suficiente, sin dejar de tener en cuenta las extrañas propiedades que gobiernan el mundo cuántico. Imagina un pastel cortado en rodajas simétricas, pero cuyos bordes no son todos iguales; tendrías que organizar las rebanadas en un orden específico para volver a armar el pastel. Este es el tipo de desafío matemático y cuántico al que se enfrenta el físico.

Un avance prometedor

Dejando de lado este obstáculo, el método es muy prometedor. "Utilizando métodos de observación probados, podemos deducir con precisión la simetría exacta del punto cuántico, así como las propiedades de la carga eléctrica que contiene e incluso el tipo de fotones que emitirá ”. Esta información será útil para diseñar nuevos dispositivos que podrían usarse en computadoras cuánticas.