Un equipo internacional de investigadores liderado por la Universidad Yonsei ha logrado la primera medición directa del tensor métrico cuántico en un material sólido, marcando un avance revolucionario en la física cuántica que podría hacer avanzar las tecnologías de computación cuántica.
El equipo de investigación, dirigido por Keun Su Kim del Departamento de Física de la Universidad Yonsei y Bohm-Jung Yang de la Universidad Nacional de Seúl, midió exitosamente la distancia cuántica -una propiedad fundamental que cuantifica la similitud mecánico-cuántica entre dos estados cuánticos.
Usando fósforo negro como material de prueba, los investigadores emplearon espectroscopia de fotoemisión resuelta en ángulo (ARPES) combinada con radiación de sincrotrón de la Fuente de Luz Avanzada en Estados Unidos.
Según el Korea JoongAng Daily, “la distancia cuántica se refiere a qué tan similares o diferentes son los estados cuánticos de dos electrones entre sí”, con valores que van desde cero para estados completamente opuestos hasta uno para estados idénticos. Esta propiedad había existido previamente solo en la ciencia teórica hasta que se logró esta medición directa.
Logro Técnico y Metodología
El avance experimental involucró la extracción de la distribución del espacio de momento de la textura de pseudoespín de la banda de valencia a través de mediciones ARPES dependientes de la polarización. El fósforo negro fue elegido por su simplicidad estructural, convirtiéndolo en un material ideal para estudiar la distancia cuántica de los electrones. La colaboración entre el grupo experimental de la Universidad Yonsei y el equipo teórico de la Universidad Nacional de Seúl permitió esta primera medición exitosa de tensores métricos cuánticos completos de electrones de Bloch en sólidos.
Implicaciones para la Tecnología Cuántica
Kim enfatizó la importancia fundamental de medir la distancia cuántica para comprender fenómenos cuánticos anómalos en sólidos, incluyendo superconductores, y para avanzar en la ciencia y tecnologías cuánticas. “Como ejemplo, una medida precisa de las distancias cuánticas ayudaría a desarrollar tecnologías de computación cuántica tolerantes a fallos”, explicó.
Se espera que la investigación conduzca a mejores tecnologías de semiconductores, superconductores con temperaturas de transición más altas y computadoras cuánticas superiores comparadas con los sistemas convencionales. El avance proporciona conocimientos sobre respuestas geométricas cuánticas a través de una amplia clase de sistemas cristalinos y podría allanar el camino para avances liderados por tecnología cuántica.
“Así como la medición precisa de distancias es esencial para construir edificios de manera segura, medir con precisión la distancia cuántica es crucial para garantizar el funcionamiento confiable de las tecnologías cuánticas”, dijo Kim durante una rueda de prensa anunciando los resultados.
Colabora Guillermo David Subreski Román
