Premio Nobel de Física: ¿qué es un túnel cuántico y para qué sirve?
Este logro permite que tecnologías cuánticas sean más prácticas, reales y fiables
Diario Libre
John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis— acaban de recibir el Premio Nobel de Física por un logro sorprendente: demostrar que un fenómeno cuántico, llamado túnel cuántico, puede tener efectos visibles incluso en objetos "largos" o más grandes.
Pero, ¿qué es eso del "túnel cuántico"? Y ¿por qué que aparezca en algo más "grande" es algo tan especial?
En el mundo cuántico, donde los elementos son extremadamente pequeños, las cosas no siempre se comportan como pensamos. Las partículas más pequeñas —como electrones— pueden comportarse como si fueran ondas. Gracias a eso, a veces pueden "atravesar" barreras que, según la física clásica (la que estudias en la escuela), serían impasables.
Imagínate que lanzas una pelota contra un muro. En el mundo que ves, la pelota rebota. Pero en el mundo cuántico, la "onda" de esa partícula tiene una probabilidad, aunque pequeña, de aparecer al otro lado del muro, sin necesidad de pasar por encima. Eso es el efecto túnel cuántico.
Ese fenómeno se ha observado durante décadas en partículas muy pequeñas (átomos, electrones). La sorpresa ahora es que los laureados del Nobel lograron que ese tipo de efecto se vea en sistemas más grandes, hechos por humanos (circuitos eléctricos superconductores).
¿Qué descubrieron los ganadores del Nobel?
Los científicos construyeron un circuito eléctrico con componentes superconductores (materiales que conducen electricidad sin resistencia) unidos por una barrera delgada que normalmente no deja pasar corriente.
Dentro de ese circuito, las partículas colectivas actuaron como si fueran una sola "onda" grande. Esa onda estaba atrapada en un estado sin voltaje, como si estuviera detrás de una barrera. Pero de forma cuántica, logró "saltar" ese estado y aparecer en otro, generando un voltaje detectable. Eso es exactamente el túnel cuántico, pero aplicado a algo más grande que una partícula aislada.
Además, esos mismos circuitos demostraron que la energía asociada con ese sistema solo puede cambiar por "paquetes" definidos, algo que ya ocurría en el mundo cuántico microscópico. Este fenómeno se llama cuantización.
Los investigadores pasaron de hacer experimentos inmersos en partículas minúsculas a ver los mismos fenómenos cuánticos en algo que podría caber en la mano.
¿Por qué es importante este avance?
Este logro marca un puente entre lo que ocurre en el reino cuántico y lo que podemos fabricar en el mundo "normal". Algunas razones por las cuales importa:
- Permite que tecnologías cuánticas sean más prácticas, reales y fiables. En particular, los ordenadores cuánticos que están en desarrollo pueden usar estos circuitos como "cúbits superconductores"
- Todas las tecnologías digitales que ya usas (teléfonos, computadoras) dependen de principios que salieron de la física cuántica. Estos nuevos descubrimientos pueden acelerar el diseño de dispositivos más potentes
- Abre camino para sensores cuánticos, comunicaciones más seguras (criptografía cuántica) y otras aplicaciones que aprovechen fenómenos cuánticos en objetos más grandes
Este Nobel reconoce que los límites entre lo microscópico y lo macroscópico pueden volverse más difusos de lo que creíamos. El trabajo de Clarke, Devoret y Martinis demuestra que las reglas extrañas del mundo cuántico pueden influir en dispositivos que podemos tocar, medir y usar.
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