Crean una máquina cuántica que vibra y está quieta al mismo tiempo

El primer experimento de este tipo con éxito ganó en 2010 el título de avance científico del año otorgado por la prestigiosa revista «Science». Entonces, físicos de la Universidad de California en Santa Bárbara enfriaron una diminuta baqueta cuántica, de unos 30 micrómetros de longitud, pero visible al ojo humano, que vibra cuando se coloca en movimiento en un rango de frecuencias. Después, conectaron la baqueta a un circuito eléctrico superconductor para que alcanzara el estado cuántico. Entonces, y debido a las extrañas reglas de la mecánica cuántica, consiguieron colocar la baqueta en movimiento... mientras se mantenía quieta. El palo vibraba y no lo hacía al mismo tiempo. Los investigadores demostraron que los principios de la mecánica cuántica pueden aplicarse a objetos cotidianos.

Ahora, un equipo del Imperial College de Londres ha desarrollado una nueva técnica para generar este tipo de comportamiento cuántico en el movimiento de un pequeño tambor apenas visible a simple vista. Los detalles de su investigación se publican en «New Journal of Physics».

Las vibraciones mecánicas, como las que crean el sonido de un tambor, son una parte importante de nuestra experiencia cotidiana. Golpear un tambor con una baqueta hace que este se mueva rápidamente hacia arriba y hacia abajo, produciendo el sonido que escuchamos.

En el extraño mundo cuántico, las cosas funcionan de otra manera y un tambor puede vibrar y estar quieto al mismo tiempo. Sin embargo, generar tal movimiento cuántico es muy desafiante. «Se necesita un tipo especial de baqueta para hacer una vibración cuántica con nuestro pequeño tambor», explica Martin Ringbauer, de la Universidad de Queensland.

En los últimos años, el campo emergente de la optomecánica cuántica ha avanzado mucho hacia la meta de un tambor cuántico que utiliza luz láser como un tipo de baqueta. Sin embargo, quedan muchos desafíos, por lo que el presente estudio adopta un enfoque no convencional. «Adaptamos un truco de la computación cuántica óptica para ayudarnos a tocar el tambor cuántico. Utilizamos una medición con partículas individuales de fotones de luz para adaptar las propiedades de la baqueta», explica el investigador. «Esto proporciona una ruta prometedora para hacer una versión mecánica del gato de Schrödinger , donde el tambor vibra y se detiene al mismo tiempo», añade.

Experimentos futuros pueden revelar nuevas complejidades de la mecánica cuántica e incluso pueden ayudar a iluminar el camino a una teoría que vincule el mundo cuántico y la física de la gravedad. Además, «estos sistemas ofrecen un potencial significativo para el desarrollo de nuevas y potentes tecnologías con mejorías cuánticas, como sensores ultraprecisos y nuevos tipos de transductores », explica Michael Vanner, del Quantum Measurement Lab del Imperial College y autor principal del proyecto.