Esta descubierta podría revolucionar la electrónica al permitir la creación de transistores eficientes y de baja potencia.
Según Velasco, los electrones en espacios confinados pueden seguir trayectorias predecibles en lugar de crear un caos aleatorio. Esto se debe a la naturaleza ondulatoria de los electrones, que puede causar interferencia y concentrar su movimiento en patrones distintos. Estos patrones se conocen como "órbitas cerradas únicas" y son fundamentales para entender el comportamiento de los electrones en sistemas cuánticos.
Para lograr esta confirmación, el equipo de Velasco utilizó técnicas de imagen avanzadas y un microscopio de túnel de barrido para detectar el movimiento de los electrones en una superficie de grafeno. El grafeno es un material ideal para estudiar efectos cuánticos debido a su estructura bidimensional y propiedades únicas.
La descubierta de los "escarceos cuánticos" (quantum scars) tiene implicaciones importantes para la electrónica cotidiana. Según Velasco, si se pueden controlar estas órbitas cerradas, se podría transferir información sin pérdida, lo que podría resultar en transistores de baja potencia y alta eficiencia. "Uno de los aspectos más prometedores de esta descubierta es su potencial uso en el procesamiento de información", dijo Velasco.
La teoría de los escarceos cuánticos fue propuesta originalmente por el físico Eric Heller de la Universidad de Harvard en 1984. Heller utilizó simulaciones por computadora para demostrar que los electrones confinados podrían seguir trayectorias predecibles si se reforzaban con sus movimientos ondulatorios. "Los escarceos cuánticos no son una curiosidad, sino una ventana al mundo cuántico extraño", dijo Heller.
Con esta confirmación, los investigadores ahora tienen la base empírica necesaria para explorar aplicaciones potenciales. Los transistores actuales, ya en la escala nanoelectrónica, podrían volverse aún más eficientes al incorporar diseños basados en escarceos cuánticos, lo que podría mejorar dispositivos como computadoras, teléfonos inteligentes y tabletas.
El equipo de Velasco planea seguir investigando para desarrollar métodos para controlar y manipular los estados de escarceos cuánticos. "La captura de fenómenos cuánticos caóticos podría permitir métodos nuevos para la entrega selectiva y flexible de electrones a nivel nanoscópico", dijo Velasco.
La investigación también ha permitido a los científicos visualizar la diferencia entre el caos clásico y el caos cuántico. En un sistema clásico, una partícula se movería de manera aleatoria y impredecible, cubriendo toda la superficie. En un sistema cuántico, la partícula seguiría trayectorias predecibles y se concentraría en patrones distintos.
El equipo de Velasco utilizó un modelo visual llamado "billar" para ilustrar la diferencia entre el caos clásico y el caos cuántico. El billar es un área acotada que muestra cómo se mueven las partículas dentro. En este caso, el equipo creó un billar en una superficie de grafeno y observó cómo se movían los electrones en un patrón predecible.
La investigación ha sido publicada en la revista Nature y ha sido liderada por Jairo Velasco, Jr. y Zhehao Ge, un estudiante de doctorado en la Universidad de California en Santa Cruz. "Estoy muy emocionado de que hayamos logrado visualizar los escarceos cuánticos en un sistema cuántico real", dijo Ge.
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Xavier Rivera Martinez
el 07/12/2024 12:47 PM.
