Han medido la geometría cuántica de los electrones por primera vez, y aunque parezca algo imposible de entender, es un salto fundamental
Un equipo del MIT ha conseguido medir la forma que adopta un electrón al moverse a través de un sólido, abriendo nuevas vías para entender la mecánica cuántica
Un descubrimiento revolucionario en el campo de la física cuántica permite por primera vez observar cómo se comportan los electrones dentro de los materiales sólidos. Los científicos han logrado medir la geometría cuántica de un electrón utilizando una técnica especial de espectroscopía que revela sus propiedades fundamentales, algo que hasta ahora era impensable.
El equipo liderado por Mingu Kang y Sunjie Kim ha desarrollado una metodología pionera, según publica la revista Nature Physics, que permitirá estudiar una amplia gama de materiales. La técnica se basa en disparar fotones contra una aleación de cobalto y estaño para analizar el comportamiento de sus electrones.
Cómo este avance podría revolucionar el desarrollo de materiales cuánticos
En el mundo cuántico, los electrones no se comportan como diminutas pelotas, sino que adoptan una naturaleza ondulatoria que los físicos describen mediante funciones matemáticas. Estas funciones pueden crear geometrías tan complejas como una botella de Klein (una superficie que no tiene interior ni exterior) o una cinta de Möbius (una banda con una sola cara y un solo borde). Las probabilidades de encontrar partículas en lugares específicos con características concretas resultan fundamentales para entender su comportamiento.
La importancia de este avance cobra especial relevancia en un momento en el que China ha batido récords con su ordenador cuántico de 504 qubits. La nueva técnica desarrollada permite estudiar materiales que podrían utilizarse para crear dispositivos cuánticos más eficientes y potentes.
Para medir la geometría cuántica, los investigadores utilizaron una propiedad llamada tensor geométrico cuántico (QGT), que codifica toda la información geométrica de un estado cuántico de manera similar a cómo un holograma bidimensional contiene información sobre un espacio tridimensional. Este concepto es similar a cómo la teletransportación cuántica está revolucionando las comunicaciones, ya que ambos aprovechan las propiedades fundamentales del mundo cuántico.
Los resultados han sido tan prometedores que podrían acelerar el desarrollo de nuevos materiales superconductores. Esta investigación llega en un momento crucial, cuando se prevé la creación del mayor ordenador cuántico para 2025. Los científicos destacan que su método permitirá descubrir propiedades superconductoras en materiales donde antes no se buscaban.
La metodología desarrollada tiene aplicaciones que van más allá del estudio de una única aleación. Los expertos consultados por Nature Physics señalan que esta técnica "revolucionará la forma en que estudiamos los materiales cuánticos", permitiendo analizar estructuras atómicas complejas con una precisión sin precedentes, gracias a su sencillez y amplia aplicabilidad en diversos materiales del estado sólido.