La computación cuántica, considerada la potencia de las tareas computacionales, puede tener aplicaciones en áreas fuera de la electrónica pura. según un investigador de la Universidad de Pittsburgh y sus colaboradores.
Trabajando en la interfaz de la medición cuántica y la nanotecnología, Gurudev Dutt, profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía de Pitt en la Escuela de Artes y Ciencias Kenneth P. Dietrich, y sus colegas informan sobre sus hallazgos en un artículo publicado en línea el 18 de diciembre en Nanotecnología de la naturaleza . El documento documenta un progreso importante hacia la realización de un generador de imágenes magnético a nanoescala que comprende electrones individuales encerrados en un cristal de diamante.
"Piense en esto como un procedimiento médico típico, una resonancia magnética (IRM), pero en moléculas individuales o grupos de moléculas dentro de las células en lugar de en todo el cuerpo. Las técnicas tradicionales de resonancia magnética no funcionan bien con volúmenes tan pequeños, por lo que se debe construir un instrumento para adaptarse a un trabajo de alta precisión, "dice Dutt.
Sin embargo, Surgió un desafío importante para los investigadores que trabajaban en el problema de construir un instrumento de este tipo:¿Cómo se mide un campo magnético con precisión utilizando la resonancia de los electrones individuales dentro del cristal de diamante? La resonancia se define como la tendencia de un objeto a oscilar con mayor energía a una frecuencia particular, y ocurre naturalmente a nuestro alrededor:por ejemplo, con instrumentos musicales, niños en columpios, y relojes de péndulo. Dutt dice que las resonancias son particularmente poderosas porque permiten a los físicos realizar mediciones sensibles de cantidades como la fuerza, masa, y campos eléctricos y magnéticos. "Pero también restringen el campo máximo que se puede medir con precisión".
En imágenes magnéticas, esto significa que los físicos solo pueden detectar un rango estrecho de campos de moléculas cercanas a la frecuencia de resonancia del sensor, dificultando el proceso de obtención de imágenes.
"Se puede hacer, "dice Dutt, "pero requiere un procesamiento de imágenes muy sofisticado y otras técnicas para comprender lo que se está imaginando. Esencialmente, uno debe usar software para corregir las limitaciones del hardware, y las exploraciones tardan más y son más difíciles de interpretar ".
Dutt, trabajando con el investigador postdoctoral Ummal Momeen y el estudiante de doctorado Naufer Nusran (A &S'08 G), ambos en el Departamento de Física y Astronomía de Pitt, han utilizado métodos de computación cuántica para eludir la limitación del hardware para ver todo el campo magnético. Al ampliar el campo, los investigadores de Pitt han mejorado la relación entre la máxima intensidad de campo detectable y la precisión del campo en un factor de 10 en comparación con la técnica estándar utilizada anteriormente. Esto los acerca un paso más hacia un futuro instrumento de resonancia magnética a nanoescala que podría estudiar las propiedades de las moléculas. materiales y células de forma no invasiva, mostrar dónde se encuentran los átomos sin destruirlos; Los métodos actuales empleados para este tipo de estudio destruyen inevitablemente las muestras.
"Esto tendría un impacto inmediato en nuestra comprensión de estas moléculas, materiales o células vivas y potencialmente nos permiten crear mejores tecnologías, "dice Dutt.
Estos son solo los resultados iniciales, dice Dutt, y espera que se realicen más mejoras con investigación adicional:"Nuestro trabajo muestra que los métodos de computación cuántica van más allá de las tecnologías electrónicas puras y pueden resolver problemas que, más temprano, parecían ser obstáculos fundamentales para avanzar con mediciones de alta precisión ".
