Los aparatos electrónicos tienen electrones que se mueven muy rápido, lo que puede dificultar la observación de lo que sucede en su interior. Pero ahora, la Universidad de Michigan y la Universidad de Ratisbona han creado un “attoclock” que puede capturar imágenes de electrones en tan solo una quintillónésima de segundo.
Como informó primero Nuevo Atlas, las velocidades de reloj de las computadoras modernas se expresan en nanosegundos o una milmillonésima de segundo. Aunque esto es lo suficientemente rápido para nuestros dispositivos actuales, las computadoras cuánticas aún pueden acelerar aún más con las herramientas adecuadas.
El reloj atto
El autor principal del estudio, Mackillo Kira, dijo que el nanosegundo sigue siendo “extremadamente lento” en la computación cuántica, ya que los electrones en un chip de computadora chocan billones de veces por segundo y termina efectivamente el ciclo de la computación cuántica.
“Lo que necesitábamos, para impulsar el rendimiento, son instantáneas de ese movimiento de electrones que sean mil millones de veces más rápidos. Y ahora las tenemos”, dijo Kira en un comunicado.
Una quintillónésima de segundo, o attosegundos, es el período en el que opera la nueva herramienta de medición del equipo. El hecho de que haya más del doble de attosegundos en un segundo que segundos en toda la historia del universo hasta este momento sirve como un claro recordatorio de lo pequeño que es ese período, según New Atlas.
Aunque no hace falta decir que detectar incrementos de tiempo tan pequeños sería difícil, el equipo ha creado una nueva técnica que lo hace posible.
Los investigadores suelen emplear breves pulsos de luz ultravioleta extrema (XUV) concentrada para observar el movimiento de los electrones en materiales cuánticos bidimensionales. Estas explosiones pueden mostrar la actividad de los electrones unidos al núcleo de un átomo.
Sin embargo, la alta energía transportada por esas ráfagas impide un seguimiento preciso de los electrones que se mueven a través de semiconductores, como los que se encuentran en las computadoras modernas y los materiales que se están investigando para las computadoras cuánticas, según el Comunicado de prensa de la Universidad de Michigan.
Dos pulsos de luz
Por lo tanto, los investigadores idearon una técnica que utiliza dos pulsos de luz que tienen energías que coinciden con las de los electrones. El primer pulso es un pulso de luz infrarroja que hace que los electrones entren en una condición en la que puedan fluir a través de un material semiconductor.
Después de eso, se utiliza un pulso de terahercios (THz) de menor intensidad para forzar colisiones frontales entre los electrones. Esto da como resultado un destello de luz y, al analizar el momento preciso de estos destellos, se pueden descubrir interacciones cuánticas y otra información.
Según Kira, emplearon dos pulsos: uno que se adapta energéticamente al estado del electrón y un segundo pulso que cambia su condición.
“Básicamente, podemos filmar cómo estos dos pulsos cambian el estado cuántico del electrón y luego expresarlo en función del tiempo”.
El equipo afirma que al mejorar nuestro conocimiento sobre cómo fluyen, operan e interactúan los electrones en los materiales, dispositivos como este son los primeros pasos hacia computadoras cuánticas mejoradas.
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