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Qué es el líquido cuántico de espines?



Un misterio que llevaba intrigando a los científicos desde hace décadas está más cerca de ser resuelto.

Un grupo de investigadores encontró por primera vez en la naturaleza evidencia de un estado de la materia que había sido descrito hace 40 años pero que no había sido observado hasta ahora.

Dicho estado, conocido como "líquido cuántico de espines", provoca que los electrones –los "ladrillos" indivisibles de la materia– se rompan en pedazos.

Y esas partículas fraccionadas, llamadas "fermiones de Majorana", podrían tener la clave para la construcción de computadoras cuánticas, muchísimo más rápidas que las computadoras convencionales.

Esta es la primera vez que tenemos una teoría muy controlada sobre el tema. Hasta ahora, sólo se habían elaborado experimentos, pero nada controlado
, le contó a BBC Mundo Johannes Knolle, del Laboratorio Cavendish de Cambridge, y coautor de un nuevo estudio publicado en la revista científica Nature Materials.

Knolle y su equipo lograron medir la huella de esos fermiones de Majorana en un material de dos dimensiones con una estructura similar al grafeno.

"Estamos ante un nuevo estado cuántico de la materia que había sido predicho pero que nunca había sido observado con anterioridad", afirmó Knolle.

"Esta es una nueva adición a una corta lista de estados cuánticos conocidos de la materia", añadió.

Pero, ¿qué significa este descubrimiento y qué tiene que ver con la computación?

Frustración magnética



Tal y como apuntaba Knolle, esta no es la primera vez que se realizan hallazgos importantes sobre la cuestión.

El científico mexicano José A. Rodríguez Rivera, del Instituto Nacional de Normas y Tecnología de Estados Unidos (NIST, por sus siglas en inglés), formó parte del equipo que experimentó con el líquido cuántico de espines en 2012.

De acuerdo con Rodríguez, para comprender el alcance del nuevo descubrimiento es importante saber lo que significa la frustración magnética.

"Algunos átomos magnéticos tienden a ordenarse, pero puede haber materiales donde las geometrías de los espines de este tipo de átomos no pueden llegar al orden. A estos se les llama materiales magnéticamente frustrados". le contó el especialista a BBC Mundo.

Algunas de las materias con estas propiedades son el hierro, níquel y cobre.

"Estas fluctuaciones magneticas dependen de la temperatura y se reducen al bajar la misma. Habitualmente, a muy bajas temperaturas esos materiales acaban reordenándose".

"Pero teóricamente puede haber materiales que, aun en el cero absoluto, 0 Kelvin (que equivalen a -273 grados centígrados), no llegan al orden y siguen frustrados (hay fluctuaciones en los espines)".

Sopa cuántica

En vez de eso, estos materiales forman una especie de sopa cuántica de partículas entrelazadas que se enredan por las fluctuaciones cuánticas.

Según Rodríguez, lo que resulta "increíble" es que el sistema "pueda seguir vivo a 0 kelvin".

Y, tal y como explica el experto, a ese estado de la materia "se le llama líquido de espines porque sus estados desordenados serían el analógico magnético a lo que pasa con los líquidos reales".


Este descubrimiento está siendo visto como un hito en la física y podría suponer un gran avance para la computación cuántica.

Y es que los fermiones de Majorana podrían utilizarse como bloques de construcción de computadoras cuánticas.

"Las partículas Majorana podrían ser muy útiles en el futuro en lo que respecta a la computación cuántica", explicó Johannes Knolle.

Dmitry Kovrizhin, otro autor del estudio, afirmó que "se trata de un paso importante para comprender la materia cuántica".

"Y resulta divertido tener un nuevo estado cuántico que nunca nadie había visto antes, porque nos abre posibilidades de probar cosas nuevas".

Pero, según explica José A. Rodríguez, "hay varios materiales que presentan características de líquidos cuánticos de espines".

"La diferencia es el tipo y la cantidad de evidencia que se tiene para asegurar que esos materiales son un líquido de espines".

"Todavía hacen falta más estudios para asegurar al 100% qué materiales son realmente líquidos magnéticos", concluyó.

1 comentario - Qué es el líquido cuántico de espines?

ultracrix
en definitiva, tras leer todo no se entiende que es el líquido cuántico de spines, ni como serviría para hacer "computadoras cuánticas"