La tecnología 5G es la tecnología de «última» generación en las redes móviles que se conoce. En su etapa más avanzada permitirá una navegación 10 veces más rápida de lo que se navega actualmente. No obstante, quedaría lenta y obsoleta con las «velocidades cuánticas».
Científicos de la Universidad Estatal de Iowa y el Laboratorios Ames del Departamento de Energía de Estados Unidos tuvieron acceso a fenómenos cuánticos, como las emisiones de luz prohibida, que podrían aplicarse a computadoras de alta velocidad, comunicaciones y otras tecnologías.
De la luz prohibida y energía en partículas
Jingang Wang –líder del proyecto, profesor de la universidad y científico principal de Laboratorio Ames– señaló que la investigación registró fenómenos inesperados que rompen con la simetría y se suponen prohibidos por las leyes convencionales de la física.
Los investigadores pudieron acceder a emisiones de luz prohibida utilizando ondas de luz que permiten alcanzar «una clase exótica de fenómenos cuánticos». Explica Wang que la luz prohibida permite observar la energía y las partículas a una escala muy pequeña dentro de los átomos.
Para llegar hasta la luz prohibida los investigadores utilizaron como herramienta la espectroscopia de terahercios cuánticos. Un instrumento que permite visualizar y dirigir electrones.
El mando de control de la espectroscopia es flashes láser de terahercios, que aceleran las supercorrientes y acceden a nuevos estados cuánticos de la materia potencialmente útiles.
Aplicaciones en comunicaciones y computación
La aproximación a fenómenos cuánticos como la luz prohibida podría impulsar importantes innovaciones en principios de diseño y dispositivos que aumenten las capacidades de las comunicaciones y la computación a un nivel cuántico.
Sería un salto como el que actualmente se vive con la tecnología 5G cuando transistores de gigahercios y enrutadores inhalámbricos han reemplazado tubos vacíos de megahercios o válvulas termoiónicas de hace más de 50 años.
Viéndolo en concreto. Un ordenador convencional –basado en bits– al hacer predicciones encontraría soluciones posibles a través de combinaciones en secuencia, una tras otra. Mientras que un ordenador cuántico –basado en qubits– haría las predicciones a través de todas las combinaciones posibles, pero simultáneamente. De allí la probabilidad de que sean más rápidos.
Tanto para la materia cuántica como para la ciencia práctica de la información cuántica, la ruptura de la simetría en física significa el alcance de una nueva frontera. Útil en el desarrollo futuro de la computación cuántica y electrónica a altas velocidades y con bajo consumo de energía. Sin embargo, para llegar a ese punto los investigadores deben profundizar más en el mundo cuántico.
Rastreo de electrones para la comprensión de la luz
El laboratorio que dirige Wang es precursor en el uso de pulsos de luz con una frecuencia de terahercios (billones de pulsos por segundo) para acelerar pares de electrones dentro de las supercorrientes. El estudio rastreó la luz que emitían los electrones acelerados y encontró una luz con el doble de la frecuencia de la luz que se utilizó para acelerar los electrones.
El fenómeno en física se llama «emisiones de luz del segundo armónico», que según Wang, son emisiones prohibidas en los superconductores, de acuerdo con el conocimiento tradicional. Los hallazgos permitieron que los investigadores pudieran observar la electricidad moviéndose por medio de materiales sin resistencia y a temperaturas muy frías. Además, de la luz prohibida.
La física cuántica estudia los comportamientos e interacciones de las partículas a nivel atómico y subatómico. El cuanto, del latín quantum, se refiere a la mínima cantidad de cualquier entidad física.
Los hallazgos de Jigang Wang y su equipo se publicaron en la revista científica Physical Review Letters. «Generación del segundo armónico de terahercios a partir de la aceleración de ondas de luz de supercorrientes no lineales que rompen la simetría» rompe con postulados de la física tradicional y abren una gran puerta a los fenómenos cuánticos.
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