Líquido de giro cuántico. Noticias gratuitas de la biblioteca técnica

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líquido de espín cuántico

22.03.2018

En 1987, Paul W. Anderson, Premio Nobel de Física, sugirió que el fenómeno de la superconductividad a alta temperatura podría estar relacionado con un exótico estado cuántico de la materia conocido como líquido de espín cuántico. En este estado, los momentos magnéticos de las partículas de materia se comportan como un líquido, sin embargo, dicho líquido no se "congela" ni siquiera a la temperatura del cero absoluto. Estos estados exóticos de la materia se consideran candidatos prometedores para su uso en sistemas de computación cuántica; sin embargo, hasta hace poco, los científicos no habían podido obtener un líquido de espín adecuado para su uso en diversas tecnologías cuánticas.

Y solo recientemente, investigadores de la Universidad Aalto, Finlandia, el Centro Brasileño de Investigación Física (CBPF), la Universidad Técnica de Braunschweig y la Universidad de Nagoya, lograron por primera vez crear un líquido de espín cuántico superconductor, las propiedades de que están lo más cerca posible de las propiedades del fluido teórico predicho por Paul Anderson. Y la creación de un líquido de espín cuántico fue posible gracias a la tecnología desarrollada en la Universidad Aalto para controlar las propiedades de algunos materiales magnéticos.

La mayoría de los superconductores de alta temperatura existentes se basan en óxido de cobre, en el que los iones de cobre forman una red cristalina cuadrada y los momentos magnéticos de los iones vecinos se dirigen en direcciones opuestas. Cuando esta estructura cristalina delgada se rompe al cambiar el estado de oxidación del cobre, el material se convierte en un superconductor. Sin embargo, la sustitución de los iones de cobre ordinarios por iones con una estructura electrónica de d10 y d0 convirtió toda la estructura cristalina en un líquido de espín cuántico.

"En el futuro, el método de intercambio de iones d10/d0 podría aplicarse a muchos otros tipos de materiales magnéticos, permitiéndonos crear una gama de nuevos materiales con propiedades cuánticas únicas", dice Otto Mustonen, investigador de la Universidad Aalto.

Para registrar el hecho de crear un líquido de espín cuántico y determinar sus propiedades, los científicos utilizaron la tecnología de la espectroscopia de espín. Esta tecnología se basa en la interacción de partículas elementales similares a los electrones, como los muones, con el material en estudio. Tal método es capaz de determinar incluso los campos magnéticos más débiles que existen en un material cuántico.

"Además de equipos sofisticados y de alta calidad, este tipo de investigación requiere la colaboración de físicos, químicos y científicos de otros campos", dice la profesora Maarit Karppinen, "pero con los esfuerzos conjuntos de un equipo multidisciplinario de este tipo, podremos estudiar las propiedades de los líquidos cuánticos de espín y acercarse a la creación práctica de la llamada computadora cuántica topológica".

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Una nueva forma de controlar y manipular señales ópticas 05.05.2024

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Inaugurado el observatorio astronómico más alto del mundo 04.05.2024

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Mover objetos con sonido 10.12.2022

Investigadores de la Universidad de Minnesota han descubierto un nuevo método para mover objetos usando ondas ultrasónicas. La investigación abre oportunidades para utilizar la manipulación sin contacto en industrias como la fabricación y la robótica, donde los dispositivos no necesitan una fuente de alimentación integrada para moverlos.

Aunque anteriormente se ha demostrado que las ondas de luz y sonido pueden manipular objetos, estas últimas siempre han sido más pequeñas que la longitud de onda del sonido o la luz, no más de un milímetro o incluso algunos nanómetros.

Un equipo de la Universidad de Minnesota ha desarrollado un método para mover objetos más grandes utilizando los principios de la física de metamateriales.

Los metamateriales son materiales que se fabrican artificialmente para interactuar con ondas como la luz y el sonido. Al colocar un patrón de metamateriales en la superficie de un objeto, los científicos pudieron dirigir el sonido en una dirección determinada sin afectarlo físicamente.

"Sabemos desde hace mucho tiempo que las ondas, la luz y el sonido pueden manipular objetos. Nuestro estudio es diferente en el sentido de que nos aferramos a objetos mucho más grandes si cubrimos su superficie con un metamaterial o 'metasuperficie'", dijo Ognjen Ilic. , autor principal del estudio y profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Minnesota - "Cuando colocamos estos pequeños patrones en la superficie de los objetos, reflejamos el sonido en cualquier dirección. Al hacerlo, podemos controlar la fuerza acústica que actúa sobre el objeto".

Con esta técnica, los investigadores no solo pueden mover un objeto hacia adelante, sino también atraerlo hacia la fuente del sonido, no muy similar a la tecnología de rayo tractor en historias de ciencia ficción como Star Trek.

El nuevo método tiene demanda para mover objetos en áreas como la fabricación o la robótica.

La manipulación sin contacto es un área actual de investigación en óptica y electromagnetismo, pero este estudio propone un método de control sin contacto diferente que ofrece ventajas que otros métodos no tienen.

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