- Investigadores financiados por el ejército exploran las vibraciones cuánticas como mecanismo de control futuro.
- Los efectos vibrónicos pueden influir en las futuras tecnologías de comunicación cuántica.
- La pérdida de energía en la materia despierta el interés por el control cuántico.
El ejército estadounidense ha invertido en investigación cuántica sobre cómo las vibraciones afectan el comportamiento electrónico en materiales ultrafinos.
Los científicos de la Universidad de California en Riverside están probando si estos efectos vibrónicos podrían eventualmente transformar tanto la recolección de energía como los sistemas computacionales.
El Centro de Vibrónica Cuántica en Energía y Tiempo (QVET) reúne a físicos, químicos, ingenieros y bioquímicos para estudiar estas interacciones fundamentales entre sistemas biológicos y sintéticos.
La vibración se convierte en un mecanismo de control del comportamiento cuántico
A diferencia de la computación convencional que se basa en estados binarios, los enfoques cuánticos explotan fenómenos como la superposición, donde existe una función de onda en múltiples lugares simultáneamente.
Los investigadores de QuVET quieren determinar si una función de onda cuántica salta a través de una interfaz o si básicamente permanece donde está.
“La idea es que las vibraciones podrían convertirse en botones de control, permitiendo futuros ‘interruptores vibrónicos cuánticos’ que utilicen vibraciones de cristal para activar y desactivar las transiciones cuánticas”, dijo Nathaniel Gabor, profesor de física y astronomía.
Comprender este proceso de conmutación es esencial para mejorar tecnologías como la generación de energía solar, donde la luz crea excitaciones neutras que deben separarse en cargas libres.
Si esa energía no se extrae lo suficientemente rápido, se disipa en forma de calor o se reemite como luz en lugar de ser electricidad utilizable.
Gabor señala que los sistemas biológicos han desarrollado métodos para extraer energía muy rápidamente, y su equipo pretende replicar esa eficiencia en materiales artificiales.
En la fotosíntesis, una excitación cuántica de carga neutra pasa de molécula en molécula hasta llegar a un centro de reacción, donde se produce la disociación.
La misma física que permite a las plantas aprovechar la luz solar puede eventualmente permitir nuevas formas de control y computación cuántica en dispositivos de capas sintéticas.
El ejército ve valor estratégico en la investigación del control cuántico
El Ejército de los EE. UU. financió esta investigación cuántica a través de una subvención de la Iniciativa de Investigación Universitaria Multidisciplinaria administrada por su Oficina de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate.
Tanya Paskova, directora de programas de esa oficina, dijo que comprender los efectos vibrónicos podría ser útil para futuros sistemas biológicos artificiales diseñados por científicos militares.
“Esta investigación responde preguntas científicas críticas que pueden ser útiles para comprender y controlar los efectos vibrónicos en sistemas biológicos artificiales”, dijo.
“Al establecer la hoja de ruta para aprovechar el efecto vibrónico en nuevos dispositivos fotónicos y optoelectrónicos cuánticos, esta investigación tiene el potencial de avanzar significativamente en las futuras capacidades militares en computación cuántica, comunicaciones seguras y tecnologías de detección”.
El Ejército reconoce, sin embargo, que aún quedan obstáculos importantes antes de que surja alguna aplicación militar práctica de estos resultados de laboratorio.
La mayoría de los experimentos cuánticos exigen temperaturas criogénicas y condiciones altamente controladas que no se traducen fácilmente en un entorno de campo de batalla.
Al financiar la investigación básica sin exigir prototipos inmediatos, el Ejército está haciendo apuestas estratégicas a largo plazo en física que pueden tardar décadas en madurar.
Que esta inversión produzca avances reales en la computación cuántica o simplemente notas científicas interesantes depende enteramente de resultados experimentales que aún no existen.
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