En algún lugar del reino cuántico, se está gestando una fiesta diminuta. Los investigadores crearon diamantes levitantes ultrapequeños, con diámetros del tamaño de 350 hebras de ADN humano, que reflejan la luz como una bola de discoteca mientras giran más de mil millones de veces por minuto.
Las pequeñas decoraciones para fiestas son creación de científicos de la Universidad de Purdue, quienes las están utilizando para realizar mediciones superprecisas que podrían ayudar a esclarecer la relación entre la mecánica cuántica y la gravedad. Ya se han hecho intentos previos de hacer levitar nanodiamantes, pero para que funcione se necesitan condiciones increíblemente exactas.
“En el pasado, los experimentos con estos diamantes flotantes tuvieron problemas para evitar su pérdida en el vacío y leer los qubits de espín”, dijo Tongcang Li, profesor de física y astronomía en Purdue, en un declaración“Sin embargo, en nuestro trabajo, logramos levitar con éxito un diamante en un alto vacío utilizando una trampa de iones especial. Por primera vez, pudimos observar y controlar el comportamiento de los cúbits de espín dentro del diamante levitado en un alto vacío”.
Los cúbits, las versiones cuánticas de los bits de ordenador, son la unidad fundamental de la información cuántica, en la que se utiliza material semiconductor para atrapar las cargas individuales de los electrones y su espín asociado. Para crear las condiciones necesarias para estudiar cómo la rotación del diamante afectaba a los cúbits de espín, los investigadores tuvieron que hacer girar el diamante a la vertiginosa velocidad de 1.200 millones de rotaciones por minuto.
Lo lograron creando una oblea de zafiro con un baño de oro de 300 nanómetros de espesor, mediante fotolitografía, la misma técnica que se utiliza para fabricar chips de ordenador. Los diamantes, que medían un diámetro medio de 750 nanómetros, se crearon mediante presión intensa y altas temperaturas, acelerando el proceso natural que nos da las rocas brillantes. Los diamantes contenían estructuras diminutas que podían albergar los cúbits de espín electrónico.
Para medir el giro de un diamante, se lo golpeó con un láser verde, lo que hizo que emitiera luz roja. Esa luz, a su vez, permitió a los investigadores determinar los estados de giro de los electrones. Se utilizó otro láser para monitorear la rotación del nanodiamante. A medida que giraba, el nanodiamante dispersaba la luz infrarroja del láser, como una bola de discoteca.
Si bien la nueva técnica, descrita en un papel En el diario Comunicaciones de la naturaleza, Permitirá el estudio de conceptos tan complejos como la física cuántica, pero los investigadores afirman que también tiene aplicaciones prácticas, como su uso para acelerómetros precisos y sensores de campo eléctrico.
Lamentablemente, no hubo ninguna palabra sobre si el equipo también fue capaz de inventar pequeñas barras luminosas.
