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Impulso de la computación cuántica a partir de la técnica de estabilización de vapor
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Una técnica para estabilizar la densidad de vapor de metales alcalinos utilizando nanopartículas de oro, de modo que se pueda acceder a los electrones para aplicaciones que incluyen la computación cuántica, el enfriamiento del átomo y las mediciones de precisión, ha sido patentada por científicos de la Universidad de Bath.
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Los vapores de metales alcalinos, incluyendo el litio, el sodio, el potasio, el rubidio y el cesio, permiten a los científicos acceder a electrones individuales, debido a la presencia de un solo electrón en la "cubierta" externa de los metales alcalinos.
Esto tiene un gran potencial para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo operaciones lógicas, almacenamiento y detección en la computación cuántica, así como en mediciones de tiempo ultra-preciso con relojes atómicos, o en diagnósticos médicos incluyendo cardiogramas y encefalogramas.
Sin embargo, un serio obstáculo técnico ha sido el control fiable de la presión del vapor dentro de un espacio cerrado, por ejemplo, el tubo de una fibra óptica. Es necesario evitar que el vapor se pegue a los lados para conservar sus propiedades cuánticas, pero los métodos existentes para hacerlo, incluido el calentamiento directo de los contenedores de vapor, son lentos, costosos y poco prácticos a escala.
Científicos de la Universidad de Bath, en colaboración con un colega de la Academia Búlgara de Ciencias, han ideado un ingenioso método para controlar el vapor cubriendo el interior de los contenedores con partículas nanoscópicas de oro 300.000 veces más pequeñas que una cabeza de alfiler.
Cuando se ilumina con luz láser verde, las nanopartículas absorben y convierten rápidamente la luz en calor, calentando el vapor y haciendo que se disperse en el contenedor más de 1.000 veces más rápido que con otros métodos. El proceso es altamente reproducible y, además, se encontró que el nuevo recubrimiento de nanopartículas preserva los estados cuánticos de los átomos de metal alcalino que rebotan de él.
El estudio ha sido publicado en Nature Communications.
El profesor Ventsislav Valev, del Departamento de Física de la Universidad de Bath, dirigió la investigación. Él dijo: "Estamos muy entusiasmados con este descubrimiento porque tiene muchas aplicaciones en tecnologías actuales y futuras! Sería útil en refrigeración atómica, en relojes atómicos, en magnetometría y en espectroscopía de ultra alta resolución"
"Nuestro recubrimiento permite un control externo rápido y reproducible de la densidad de vapor y de la profundidad óptica relacionada, crucial para la óptica cuántica en estas geometrías confinadas"
El Prof. Dimitar Slavov, del Instituto de Electrónica de la Academia Búlgara de Ciencias, añadió: "En esta prueba de principio, se demostró que la iluminación de nuestro recubrimiento supera significativamente a los métodos convencionales y es compatible con los recubrimientos de polímeros estándar utilizados para preservar los estados cuánticos de átomos individuales y conjuntos coherentes"
La Dra. Kristina Rusimova, becaria premiada del Departamento de Física, añadió: "Es posible mejorar aún más nuestro recubrimiento ajustando el tamaño de las partículas, la composición del material y el entorno del polímero. El recubrimiento puede encontrar aplicaciones en varios contenedores, incluyendo células ópticas, trampas magneto-ópticas, microcélulas, capilares y fibras ópticas de núcleo hueco"