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Si un átomo es excitado en el laboratorio ¿genera sonido? Si nos vamos a lo más elemental del sonido, las vibraciones, es posible que éste sea el sonido más suave y ligero que pudiésemos escuchar, al menos en términos de la física posible. Los investigadores de la Universidad de Columbia y de la Universidad Tecnológica sueca Chalmers, dicen que por vez primera han “capturado” el sonido de un solo átomo cuando éste se mueve, un solo “fonón”. Esto podría abrir las puertas eventualmente a una nueva clase de dispositivos basados en las propiedades cuánticas.

Todos sabemos que cuando algo se mueve o vibra, hace algún sonido, aunque en realidad lo que pasa es que hacemos vibrar el aire alrededor, porque en el vacío no hay sonido. Los científicos parecen haber extendido los principios de esto a los componentes más pequeños que conocemos, los átomos. “La amplitud del sonido, es decir, su fuerza, es extremadamente pequeña”, dijo Göran Johansson, uno de los co-autores de este artículo técnico publicado en la revista Science. “Básicamente cuando se excita un átomo, crea sonido, un fonón a la vez, de acuerdo con la teoría. Es el sonido más débil posible a la frecuencia a la que vibra”.

Normalmente, aquí es donde debería poner un enlace al audio del átomo, pero el problema es que es tan suave el sonido que no es audible y de hecho, los investigadores no fueron capaces de escucharlo tampoc. Cabe decir que el oído humano puede escuchar de 20 a 20 mil vibraciones por segundo, aproximadamente, pero es muy probable que las vibraciones del átomo sean muchísimos mayores a estas cifras, por lo cual dinalmente, no podríamos escuchar nada. En realidad lo que los científicos hicieron fue usar un circuito semiconductor (similar a aquellos que se usan para construir pequeñas computadoras cuánticas). Johansson y su equipo crearon un átomo artificial (como los que se usan en los experimentos cuánticos) y lo excitaron.

Johansson indicó que en el chip se pusieron una serie de “dedos” metálicos largos, que capturan y miden las ondas acústicas hechas por las vibraciones del átomo. Son de hecho muy pequeñas para verlas, por lo que las ondas se propagan a un segundo conjunto de dedos que transforman éstas en microondas. “Estas pueden ser detectadas usando amplificadores de microondas de baja temperatura. Es la misma tecnología que usamos para leer los qubits superconductores”, los cuales se usan en las comunicsciones cuánticas.

La idea de estos experimentos es explorar la naturaleza cuántica del sonido. Los fotones -partículas de luz- siempre se han usado en experimentos cuánticos, pero son difíciles de manejar porque son muy rápidos. “En comparación, los fonones tienen características únicas. Su velocidad de propagación es 10^5 veces menor, y su longitud de onda en una frecuencia dada es correspondientemente más corta”, escribieron los investigadores en Science. “Estas velocidades bajas significan que los qubits pueden ser ajustados mucho más rápidamente que los fotones… Esto permite nuevos esquemas dinámicos para atrapar y procesar los cuantos”.

En otras palabras, tal vez el futuro de las comunicaciones cuánticas no sea la luz cuantizada, sino el sonido cuántico. “Hay que modificar la señal cuando ésta se propague”, dijo Johansson. Por ahora se han concentrado en escuchar el fenómeno y demostrar su naturaleza cuántica. Johansson dijo que si se repite la señal suficiente número de veces, es posible grabar el sonido realmente, en lugar de ver simplemente ondas una vez que éstas son convertidas a microondas. “Pensamos que esto podría llevar a una investigación básica en este fenómeno. Es curioso e interesante ver qué pasa cuando reemplazamos luz por sonido”.

Referencias:

MotherBoard

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