Los resonadores mecánicos se han utilizado con gran éxito como nuevos recursos en tecnología cuántica. Los resonadores mecánicos de nanotubos de carbono han demostrado ser excelentes dispositivos de ultra alta sensibilidad para el estudio de nuevos fenómenos físicos a nivel de nanoescala (por ejemplo, física de espín, transporte cuántico de electrones, ciencia de la superficie, e interacción luz-materia).

Los resonadores mecánicos se utilizan a menudo para observar y manipular los estados cuánticos del movimiento de sistemas relativamente grandes. Sin embargo, el inconveniente radica en la fuerza del ruido térmico, cuales, si no se controla adecuadamente, termina diluyendo cualquier posibilidad de observar los efectos cuánticos. Por lo tanto, Los científicos han estado buscando métodos efectivos para enfriar estos sistemas al régimen cuántico y poder observar los efectos cuánticos bajo demanda. Uno de estos enfoques ha sido utilizar el transporte de electrones a lo largo del resonador para enfriar el sistema.

Se han propuesto muchos esquemas teóricos para enfriar estos resonadores mecánicos utilizando diferentes regímenes de transporte de electrones, pero las dificultades experimentales lo han hecho extremadamente desafiante en términos de fabricación y medición de dispositivos. A pesar de muchos esfuerzos, Hace más de una década, solo se informó de una realización experimental de enfriamiento, en el que los investigadores pudieron enfriar el sistema a una población de 200 cuantos, que está lejos del régimen cuántico.

Ahora, en un nuevo estudio publicado en Física de la naturaleza , Los investigadores del ICFO Carles Urgell, Wei Yang, Sergio Lucio de Bonis, y Chandan Samanta, dirigido por el profesor del ICFO Adrian Bachtold, en colaboración con investigadores del ICN2 en Barcelona y del CNRS en Francia, han podido demostrar un experimento en el que enfrían un resonador nanomecánico a 4,6 + - 2,0 cuantos de vibración.

En su estudio, el equipo fabricó el resonador haciendo crecer un nanotubo de carbono entre dos electrodos, donde en el último paso del proceso de fabricación, Emplearon un método de deposición de vapor químico para minimizar cualquier posible contaminante residual en el dispositivo. Luego insertaron el sistema en un refrigerador de dilución y lo enfriaron a 70 mK. La novedad de su técnica radica en aplicar una corriente constante de electrones a través del resonador. Cuando se aplicó una corriente constante al resonador, la fuerza electrostática de los electrones impacta la dinámica de las vibraciones. Estas vibraciones modificadas reaccionan sobre los electrones, haciendo un circuito cerrado con un retardo finito. Esta acción inversa de los electrones sobre las vibraciones se puede utilizar para amplificar o reducir las fluctuaciones de la vibración térmica. En este último caso, lo usaron para enfriar el sistema y reducir las fluctuaciones de desplazamiento térmico, permitiéndoles acercarse al límite del régimen cuántico mencionado anteriormente, con un número de población nunca antes visto en comparación con trabajos anteriores.

Los resultados del estudio han confirmado que este método es una forma excelente y muy sencilla de enfriar resonadores nanomecánicos. lo que podría ser de suma importancia para los científicos que trabajan en nanomecánica y transporte cuántico de electrones, ya que se convertirá en un poderoso recurso para la manipulación cuántica de resonadores mecánicos.