En algún lugar del plano cuántico se está preparando una fiesta microscópica. Los investigadores crearon diamantes ultra pequeños que levitan, con diámetros del tamaño de 350 hebras de ADN humano y que reflejan la luz como una bola disco al girar sobre su eje más de mil millones de veces por minuto.
Estas diminutas decoraciones para fiestas son las que crearon los científicos de la Universidad Purdue. Las usan para tomar mediciones súper precisas que podrían contribuir a revelar la relación entre la mecánica cuántica y la gravedad. Hubo esfuerzos anteriores para levitar nanodiamantes, pero se requieren condiciones increíblemente exactas para que eso funcione.
“En el pasado el problema con estos diamantes flotantes estaba en impedir que se perdieran en el vacío, y era complicado leer los qubits, o bits cuánticos, del giro”, dijo Tongcang Li, físico y profesor de astronomía en Purdue. “Pero logramos hacer que levitara un diamante en un vacío extremo al utilizar una trampa de iones especial. Pudimos entonces observar y controlar la conducta de los qubits del giro dentro del diamante levitando en el vacío”.
Los qubits son la versión cuántica de los bits de computación, unidad fundamental de la información cuántica en que se usa material semiconductor para captar cargas de electrones individuales y el giro relacionado. Para crear las condiciones necesarias para el estudio de la rotación del diamante y su efecto en los qubits de giro, tuvieron que hacer que el diamante girara sobre su eje a una velocidad de 1,2 mil millones de rotaciones por minuto.
¿Cómo fue la creación?
Lo lograron al crear un disco de zafiro con baño de oro de 300 nanómetros de grosor, utilizando la fotolitografía, técnica que se usa para fabricar chips de computadoras. Los diamantes, con un diámetro promedio de 750 nanómetros, se crearon usando presión intensa a altas temperaturas, acelerando el proceso natural que producen las rocas brillantes. Los diamantes contenían diminutas estructuras que podían albergar los qubits de giro de los electrones.
La medición del giro fue con un láser verde, haciendo que emitiera luz roja. Se usó otro láser para monitorear la rotación del nanodiamante, que al rotar dispersaría la luz infrarroja de los láseres, como sucede con las bolas disco.
La técnica publicada en el trabajo difundido en Nature Communications permitirá el estudio de conceptos 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 nos dijeron si el equipo también pudo inventar diminutos bastones de luz para la fiesta.
