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Científicos de la Universidad de Harvard han desarrollado un nuevo estado de la materia que, contrariamente al nombre, no tiene nada que ver con los líquidos cotidianos como el agua. Gracias a este descubrimiento, investigadores podrían desarrollar computadoras cuánticas super rápidas mediante líquidos de espín cuántico.
Este nuevo estado de la materia debe su existencia a imanes que nunca se congelan y la manera en la que hacen girar los electrones en ellos. Anteriormente investigadores han utilizando imanes regulares, desafortunadamente, cuando la temperatura desciende por debajo de cierto punto los electrones se estabilizan y forman una pieza sólida de materia con propiedades magnéticas.
Los científicos de Harvard han evitado dicho problema gracias al líquido de espín cuántico, en ellos los electrones no se estabilizan al enfriarse, no forman sólidos, además poseen cambios y fluctuaciones similares a los líquidos. Las propiedades especiales de estos líquidos de espín cuántico permiten aplicaciones prometedoras que se pueden utilizar para hacer avanzar las tecnologías cuánticas.
Esta investigación busca la creación de bits cuánticos más robustos, conocidos como qubits topológicos, y se espera que tengan resistencia al ruido y la interferencia externa. "Aprender a crear y utilizar esos qubits representaría un paso importante hacia la realización de ordenadores cuánticos fiables" dijo Giulia Semeghini, investigadora principal.
Observar este estado de la materia fue posible gracias a un simulador cuántico programable, el cual permite a investigadores crear formas programables para diseñar diferentes interacciones y entrelazamientos entre átomos. El objetivo de utilizar el simulador cuántico es reproducir la misma física microscópica encontrada en los sistemas de materia condensada, especialmente con la libertad que permite la programabilidad del sistema.
En los imanes convencionales, los giros de los electrones apuntan hacia arriba o hacia abajo siguiendo un patrón regular como el imán del refrigerador los electrones apuntan en la misma dirección. Los líquidos de espín cuántico no muestran nada de ese orden magnético, porque esencialmente se agrega un tercer giro convirtiendo el patrón triangular.
Tomando este electrón adicional, el imán se convierte en un imán "frustrado" ya que al ser impar este no puede ser estabilizado en una sola dirección. Además, esto les proporciona la capacidad de crear cuerdas conectadas entre sí creando entrelazamientos, lo cual se traduce en correlaciones cuánticas surgidas del líquido de espín cuántico.
Después de confirmar la presencia de líquidos de espín cuántico, los investigadores recurrieron a la posibilidad de aplicar este estado de la materia para crear qubits robustos. Asimismo, realizaron una prueba de concepto la cual mostró que algún día podría ser posible crear bits cuánticos colocando los líquidos en una matriz geométrica especial con ayuda del simulador.
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