Circuito cuántico rompe barreras: detecta las señales de radio más débiles posibles

Físicos construyen un nuevo circuito que detecta diminutos pasos cuánticos (fotones) en señales de radiofrecuencia.

Este nuevo circuito cuántico podría tener aplicaciones, desde resonancia magnética nuclear a radioastronomía.

Pequeños pasos cuánticos

En mecánica cuántica, la energía viene en forma de diminutos trozos llamados "cuantos". Permítanme explicarlo con un ejemplo: digamos que empujas un carrito de compras. Según física clásica, para ir más rápido das un empujón extra, dando más energía y velocidad.

Sin embargo, las leyes de la mecánica cuántica son diferentes: solo puedes aumentar la energía del carrito un "paso cuántico" a la vez. Estos "pasos cuánticos" son demasiado débiles para empujar el carrito. De hecho, casi no hay dispositivo para detectar un solo paso cuántico con precisión. Lo mismo ocurre con las ondas de radio.

Referencia: ScienceMag | doi:10.1126/science.aaw3101 | Universidad Tecnológica de Delft

Lo que los investigadores construyeron en este estudio puede detectar estos diminutos pasos cuánticos en señales de radiofrecuencia. La nueva arquitectura de electrodinámica cuántica de circuitos permite la lectura y manipulación de un resonador de radiofrecuencia a nivel cuántico.

El chip cuántico (1x1 cm) desarrollado en este estudio | Fuente: TU Delft

La arquitectura también puede usarse para interconectar electrodinámica cuántica de circuitos con otros sistemas físicos en rango de megahercios, por ejemplo, osciladores mecánicos macroscópicos o sistemas de espín.

Interacción entre gravedad cuántica y mecánica cuántica

El equipo busca llevar la mecánica cuántica más allá de aplicaciones en detección cuántica: quieren explorar gravedad cuántica. Aunque la teoría de electromagnetismo cuántico se formuló en los 1920s, los físicos no han logrado encajar la gravedad en la mecánica cuántica.

Los investigadores planean escuchar y manipular vibraciones cuánticas de objetos grandes, usando la radio cuántica. También intentarán combinar gravedad cuántica y mecánica y ver qué sucede.

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Por supuesto, tales experimentos no serán fáciles, pero si tienen éxito podrían crear una superposición cuántica del propio espacio-tiempo, lo que requeriría gran comprensión de relatividad general y mecánica cuántica.