Los micrófonos más sensibles que podemos encontrar en tiendas son capaces de detectar vibraciones de lo más leves en objetos y ambientes, pero incluso así siguen estando lejos del nuevo "micrófono" de unos físicos de la Universidad de Stanford. Han desarrollado un dispositivo que es capaz de detectar las partículas de sonido, los llamados fonones. Posiblemente el micrófono más sensible del mundo.
Según la investigación publicada en Nature, el nuevo "micrófono cuántico" es un dispositivo capaz de medir las vibraciones más básicas de la materia hasta ahora conocidas. El uso de este nuevo aparato podría ser de gran utilidad para desarrollar nuevos ordenadores cuánticos.
Escuchando fonones
Para entender cómo funciona este nuevo micrófono tan sensible hay que entender qué detecta, porque no se limita a detectar las vibraciones que producen los objetos en el aire. El nuevo dispositivo mide los fonones, que se trata de la energía desprendida por un átomo en movimiento. El fonón es una cuasipartícula, por lo que es indivisible y cuenta con su propio movimiento particular. Según cómo, cuánto o en qué frecuencia se mueva el fonón se manifiesta como sonido o como energía.
La representación del "micrófono cuántico", los resonadores nanomecánicos atrapan los fotones para detectar su energía.
Hasta ahora y a pesar de que se conocía la existencia de los fonones, los investigadores no han podido medir su energía correctamente. El nuevo dispositivo creado por estos investigadores parece solucionar este problema, es capaz de medir la energía en estados Fock (la medida para cuantificar la energía de los fonones).
El método utilizado difiere del que tenemos en un micrófono normal y corriente, donde una membrana transforma el movimiento físico en un voltaje medible. Debido al principio de indeterminación Heisenberg sabemos que en la física es imposible medir la posición exacta de un ítem, ya que al tratar de hacerlo estamos alterando su posición. Por lo tanto, es imposible medir los fonones teniendo en cuenta su posición, ya que la membrana los alteraría.
El principio de Heisenberg no dice nada sin embargo de medir la energía, por eso este micrófono se centra en medir la energía que desprende cada fonón en estados de Fock. Una serie de resonadores nanomecánicos generan y atrapan fonones, según como sea la energía desprendida por estos fonones atrapados se cambia la frecuencia de un detector qubit que transforma la información en estados de Fock.
¿Para qué medir fonones? Además de las posibilidades de ampliar los conocimientos en este área de la física, medir los fonones puede tener utilidades tangibles para la comunidad tecnológica. Actualmente los ordenadores cuánticos utilizan la luz, pero se podría utilizar el sonido de los fonones. Los fonones son más fáciles de manipular que los fotones, además de que cuentan con longitudes de onda mucho más pequeñas. En consecuencia, al ser más pequeñas se pueden crear procesadores cuánticos más compactos y eficientes.
Vía | University of Stanford
Más información | Nature
Imagen | @halgatewood
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