Una física recrea el quinto estado de la materia desde el salón de su casa

Se cree que es la primera vez que un BEC se crea de forma remota en un laboratorio que no tenía uno antes. Un BEC consiste en una nube de cientos de miles de átomos de rubidio enfriados a temperaturas de nanokelvin, lo que significa más de mil millones de veces más frío que el estado de congelación. Esto se basa en los postulados de Satyendra Nath Bose y Albert Einstein , quienes extendieron la teoría a otras partículas y predijeron que si un gas formado por cierto tipo de átomos pudiese enfriarse a temperaturas próximas al cero absoluto, el punto a partir del cual no hay calor ni movimiento, esos átomos se agregarían y entrarían en un coherente estado cuántico, como una especie de único y ordenado «superátomo». Eso es lo que Gadge ha conseguido crear desde un entorno remoto, lo que abriría la puerta para operar la tecnología cuántica en entornos inaccesibles, como el espacio.

«Creemos que esta puede ser la primera vez que alguien ha establecido un BEC de forma remota en un laboratorio que no tenía uno de estos sistemas antes. Todos estamos extremadamente entusiasmados de que podamos continuar realizando nuestros experimentos de forma remota durante el confinamiento o posibles confinamientos futuros», indica Peter Krüger , profesor de Física Experimental en la Universidad de Sussex, en un comunicado difundido en Phys.org .

Pero también hay implicaciones más amplias más allá: «Mejorar las capacidades de control de laboratorio remoto es relevante para aplicaciones de investigación destinadas a operar tecnología cuántica en entornos inaccesibles como el espacio, el subsuelo, un submarino o en climas extremos », añade.

En las condiciones del BEC, los átomos adquieren una propiedad diferente y se comportan todos juntos como un único objeto cuántico. Este objeto cuántico tiene propiedades especiales que pueden detectar campos magnéticos muy bajos. «Utilizamos múltiples pasos cuidadosamente programados de enfriamiento por láser y ondas de radio para preparar gases de rubidio a estas temperaturas ultrabajas -explica Krüger-. Esto requiere un control preciso por computadora de la luz láser, los imanes y las corrientes eléctricas en microchips basado en el monitoreo vigilante de las condiciones ambientales en el laboratorio mientras nadie puede estar allí para comprobar en persona».

El Quantum Systems and Devices Laboratory ha estado trabajando para tener un segundo laboratorio con un BEC funcionando constantemente durante los últimos nueve meses como parte de un proyecto más amplio que desarrolla un nuevo tipo de microscopía magnética y otros sensores cuánticos .

El equipo de investigación utiliza gases atómicos como sensores magnéticos cerca de varios objetos, incluidos nuevos materiales avanzados, canales iónicos en las células y el cerebro humano . Los gases cuánticos fríos atrapados se controlan para crear sensores extremadamente precisos que son ideales para detectar y estudiar nuevos materiales, geometrías y dispositivos. Así, esta investigación puede producir sensores para ser aplicados en muchas áreas, incluidas las baterías de vehículos eléctricos, pantallas táctiles, células solares y avances médicos , tales como imágenes del cerebro.

Justo a tiempo antes del cierre del laboratorio a causa del coronavirus, los investigadores instalaron una trampa óptica magnética en 2D y han regresado solo un par de veces para realizar el mantenimiento esencial.

Gadge pudo hacer los cálculos complejos y luego optimizar y ejecutar la secuencia desde su hogar accediendo a los ordenadores del laboratorio de forma remota. Sobre el experimento, comenta: «El equipo de investigación ha estado trabajando desde casa y no hemos podido acceder a nuestros laboratorios durante semanas. Pero estábamos decididos a continuar nuestra investigación , por lo que hemos estado explorando nuevas formas de llevar a cabo nuestros experimentos de forma remota. Ha sido un esfuerzo de equipo enorme».

«El proceso ha sido mucho más lento que si hubiera estado en el laboratorio, ya que el experimento es inestable y teníamos que dar entre 10 a 15 minutos de tiempo de enfriamiento entre cada ejecución. Obviamente, esto no es tan eficiente y mucho más laborioso para hacerlo manualmente, porque no se han podido hacer escaneos sistemáticos o corregir la inestabilidad como podría trabajar en el laboratorio (...) Tenemos la esperanza de establecer un equipo humano en los laboratorios con medidas de distanciamiento social en cuanto se pueda, pero podremos hacer que muchos investigadores continúen trabajando desde casa, lo que será más fácil gracias al progreso que hemos logrado con el trabajo remoto».