Físicos holandeses logran controlar el spin de un electrón simple
El control del spin permitiría su aplicación como bit cuántico, elemento básico para el desarrollo de los ordenadores del futuro.
http://www.astroseti.org/vernew.php?codigo=2412
Investigadores del Instituto Kavli de Nanociencia de la Universidad Tecnológica de Delft y la Fundación para la Investigación Básica de la Materia (FOM), en Holanda, han logrado por primera vez en la historia controlar el spin de un electrón simple en una nanoestructura, siendo capaces de hacerlo rotar en cualquier dirección y medirlo adecuadamente. Este logro abre la vía para la aplicación del spin de un electrón como ‘bit cuántico’, la base para un futuro (todavía teórico) ordenador cuántico. La revista Nature recoge en su número del 17 de agosto el artículo que sobre este gran avance científico han elaborado los investigadores responsables del mismo.
Un electrón no sólo posee una carga eléctrica, sino que también se comporta como un imán en miniatura, debido a la rotación del electrón sobre su eje, lo que se denomina ‘spin’. El spin de un electrón simple puede ser utilizado como bit cuántico, elemento básico para el desarrollo del futuro (y, teóricamente hablando, superior) ordenador cuántico.
Para crear este tipo de bit cuántico, es necesario que un electrón de un material semiconductor sea atrapado en un punto cuántico, que constituye una especie de trampa eléctrica para el electrón. Ya en 2004, los investigadores de Delft consiguieron atrapar un electrón simple y determinar la dirección de su spin. El año pasado, un equipo de investigadores de Harvard logró controlar el enredo (el entrelazado mecánico cuántico) de dos electrones.
Sin embargo, el último paso para producir un bit cuántico real, es decir, la posibilidad de rotar el spin de un electrón simple, ha sido algo inalcanzable durante mucho tiempo. La rotación del spin se ha venido realizando mediante la aplicación o no de un campo magnético con una rápida oscilación de unas milmillonésimas de segundo. Las interferencias provocadas por los efectos secundarios surgidos en forma de un campo magnético generado a nivel local hacían complicado rotar el spin del electrón y mantenerlo atrapado al mismo tiempo.
Frank Koppens y el resto de investigadores del equipo de Delft, liderados por el doctor Lieven Vandersypen, fueron capaces de evitar estos efectos secundarios. Su idea fue encerrar un segundo electrón en otro punto cuántico al lado del primero y utilizarlo para leer la dirección del spin del primer electrón. Un principio básico de la mecánica cuántica nos dice que dos electrones con idénticas orientaciones de sus spines no pueden permanecer juntos, mientras que dos electrones con diferentes spines, sí. Cada vez que se rotaba el spin, se comprobaba si dos electrones eran capaces o no de residir uno cerca del otro, lo que permitía determinar el grado en que la dirección del spin había sido modificada.
En este momento, se están desarrollando nuevas investigaciones para conseguir un bit cuántico por combinación de los ingredientes básicos existentes. Koppens sostiene que el camino ya ha sido allanado para comenzar a ejecutar cálculos cuánticos elementales. Según su opinión, gracias a estos avances, descubrir las peculiares propiedades de la física cuántica podría resultar más atractivo, por ejemplo, revelando el enredo o entrelazado de los dos electrones. El entrelazado es también el tema central del grupo de investigación del FOM sobre Procesamiento de Información Cuántica del Estado Sólido de la Universidad de Delft, que cuenta con el apoyo de la Universidad de Leiden y del que forma parte el equipo de Vandersypen.
Más información (en inglés)
Artículo original (en inglés)
http://www.astroseti.org/vernew.php?codigo=2412
Investigadores del Instituto Kavli de Nanociencia de la Universidad Tecnológica de Delft y la Fundación para la Investigación Básica de la Materia (FOM), en Holanda, han logrado por primera vez en la historia controlar el spin de un electrón simple en una nanoestructura, siendo capaces de hacerlo rotar en cualquier dirección y medirlo adecuadamente. Este logro abre la vía para la aplicación del spin de un electrón como ‘bit cuántico’, la base para un futuro (todavía teórico) ordenador cuántico. La revista Nature recoge en su número del 17 de agosto el artículo que sobre este gran avance científico han elaborado los investigadores responsables del mismo.
Un electrón no sólo posee una carga eléctrica, sino que también se comporta como un imán en miniatura, debido a la rotación del electrón sobre su eje, lo que se denomina ‘spin’. El spin de un electrón simple puede ser utilizado como bit cuántico, elemento básico para el desarrollo del futuro (y, teóricamente hablando, superior) ordenador cuántico.
Para crear este tipo de bit cuántico, es necesario que un electrón de un material semiconductor sea atrapado en un punto cuántico, que constituye una especie de trampa eléctrica para el electrón. Ya en 2004, los investigadores de Delft consiguieron atrapar un electrón simple y determinar la dirección de su spin. El año pasado, un equipo de investigadores de Harvard logró controlar el enredo (el entrelazado mecánico cuántico) de dos electrones.
Sin embargo, el último paso para producir un bit cuántico real, es decir, la posibilidad de rotar el spin de un electrón simple, ha sido algo inalcanzable durante mucho tiempo. La rotación del spin se ha venido realizando mediante la aplicación o no de un campo magnético con una rápida oscilación de unas milmillonésimas de segundo. Las interferencias provocadas por los efectos secundarios surgidos en forma de un campo magnético generado a nivel local hacían complicado rotar el spin del electrón y mantenerlo atrapado al mismo tiempo.
Frank Koppens y el resto de investigadores del equipo de Delft, liderados por el doctor Lieven Vandersypen, fueron capaces de evitar estos efectos secundarios. Su idea fue encerrar un segundo electrón en otro punto cuántico al lado del primero y utilizarlo para leer la dirección del spin del primer electrón. Un principio básico de la mecánica cuántica nos dice que dos electrones con idénticas orientaciones de sus spines no pueden permanecer juntos, mientras que dos electrones con diferentes spines, sí. Cada vez que se rotaba el spin, se comprobaba si dos electrones eran capaces o no de residir uno cerca del otro, lo que permitía determinar el grado en que la dirección del spin había sido modificada.
En este momento, se están desarrollando nuevas investigaciones para conseguir un bit cuántico por combinación de los ingredientes básicos existentes. Koppens sostiene que el camino ya ha sido allanado para comenzar a ejecutar cálculos cuánticos elementales. Según su opinión, gracias a estos avances, descubrir las peculiares propiedades de la física cuántica podría resultar más atractivo, por ejemplo, revelando el enredo o entrelazado de los dos electrones. El entrelazado es también el tema central del grupo de investigación del FOM sobre Procesamiento de Información Cuántica del Estado Sólido de la Universidad de Delft, que cuenta con el apoyo de la Universidad de Leiden y del que forma parte el equipo de Vandersypen.
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Artículo original (en inglés)
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