que podría ayudar en los computadores cuánticos
Original por Akshat Rathi
QuartzMarch 10, 2017
Las leyes de la física se suponen han de ser simétricas en el espacio tiempo. Esto quiere decir que un balón lanzado a una cierta velocidad y en una cierta dirección siempre iria a la misma distancia, no importa cuando usted lo lance o donde en la Tierra usted lo lance (asumiendo que otros factores como el clima, no entren en juego).
Hay sin embargo, cosas que rompen la simetría del espacio. Los magnétos tienen un polo norte y un polo sur, lo cual quiere decir que los espines magnéticos de los átomos en un magneto no son co o se espera, distribuidos en todas las direcciones, si no que están alineados en una dirección o en la otra: Lo mismo es cierto para los cristales que tienen posiciones preferidas, lo cual los hace aparecer diferentes de desde el punto de vista en que los observe.
La simetría del tiempo sin embargo, nunca se rompe, El premio Nobel de física Frank Wilczec advirtió esto y comenzó a hacerse preguntas.
Que pasaría si, por ejemplo, usted lanza el balón una vez a las 12 pm un viernes, y entonces lo lanza otra vez a las 10 el martes, a la misma velocidad y en las mismas condiciones de manera exacta — y así los lanzamientos van completamente a diferentes distancias? Wilczek sabe que, en el macro mundo, esto podría no suceder. Pero como Albert einstein una vez apuntó, las cosas se ponen “fantasmales” al nivel atómico. En 2012, Wilczek propuso que quizás al nivel atómico podría ser posibles crear un tipo de materia que rompiera la simetría; y el lo llamó un “cristal del tiempo.”
La idea desencadenó una tormenta de intereses. Pronto, sin embargo, los cálculos hechos por Masaki Oshikawa en la Universidad de Tokio mostró que los cristales del tiempo serían imposibles. Su equipo halló que cualquier sistema en su más bajo estado de energía y en equilibrio no sería capaz de romper la simetría del tiempo. Por equilibrio, los físicos quieren decir que todas las moléculas de, digamos agua en estado líquido tienen al menos una cierta cantidad de energía y alcanzaran un nuevo equilibrio, llegando a ser vapor y entra en un nuevo estado de la materia. Cada distinto estado de la materia que conocemos es un estado de equilibrio.
Sin embargo, si los físicos pudieran conseguir que la materia entrara en un estado de no-equilibrio, ellos podrían también, basados en los cálculos de Oshikawa, hacer critales del tiempo. Si ellos lo hacen, podrían ser un hasta el momento un estado desconocido de la materia.
El problema es que los físicos no sabían como hacerlo — hasta ahora. Dos estudios publicados en Nature hay (marzo 9) muestra que tal estado de no-equilibrio puede ser inducido en la materia y en ese estado pueden ser clasificados como un tipo de cristales del tiempo.
Cristopher Monroe, un físico de la Universidad de Maryland-College Park, creó el sistema usando 10 átomos cargados del elemento Iterbio {i} y un conjunto de cuatro láseres. Un láser convirtió un átomo de Iterbio en un magneto. Otro láser de forma atrevida causó un desorden para asegurar que los átomos estuvieran en un estado de no-equilibrio. Entonces un tercer láser hizo que los átomos magnéticos se voltearan — como si su polo norte se convirtiera en el sur en un magneto más grande. La combinación de estros tres láseres (el cuarto fue usado para leer el estado de cada átomo) casando que el átomo oscilara, pero al doble de la frecuencia a la cual sus estados magnéticos estaban siendo cambiados. En otras palabras, esto rompe la simetría del tiempo.
“Esto es como si al jugar con una cuerda de saltar, y de alguna manera nuestro brazo hace dos movimientos de giro mientras que la cuerda solo hace uno,” le dijo a Nature, Norman Yao, un físico de la Universidad de California en berkeley y un autor en ambos documentos.
Mikhail Lurkin, un físico en la Universidad de Hardvard, también creó un cristal pero usando un sistema diferente. El usó un diamante “sucio,”el cual es similar a un diamante normal pero tiene muchos átomos de nitrógeno como impurezas. El usó pulsos de microondas para hacer el cambio de dirección en los átomos de nitrógeno — y esto los convirtió igual que como los átomos de Iterbio de Monroe, la frecuencia a la cual los átomos cambiaban su espín a una frecuencia diferente de los pulsos.
Los cristales del tiempo creados por Monroe y Lurkin son ligeramente diferentes que los propuestos por Wilczek. Ellos requieren de impulsos regulares de energía, con lo cual los cristales del tiempo de Wilczek no habrían sido necesarios. Es menos extraño que la idea de Wilczek, pero aun es fuertemente extraño,” dijo Yao a Nature.
Debido a esta diferencia, no todos estan convencidos de que los físicos han logrado crear los cristales del tiempo realmente. “Esto es un desarrollo fascinante, pero de alguna forma es una extensión abusiva del término,” dijo Oshikawa a Nature.
Los creados de los recién anunciados cristales no están molestos por las definiciones. Ellos están por el contrario excitados por la posibilidad de usar sus métodos para acelerar el desarrollo de los computadores cuánticos, los cuales se predicen serán más veloces que cualquier supercomputador que pueda construirse con chips de silicio.
Los computadores cuánticos requieren de átomos que existan en estados enlazados, donde cambiar el estado de uno automáticamente causa l cambio en el otro también. Por el momento, tales estados pueden ser alcanzados solo a extremadas bajas temperaturas. Lurkin logró que los átomos de nitrógeno atrapados en el diamante sucio cambiaran su posición al mismo tiempo a una frecuencia constante — queriendo decir que ellos estaban unidos por un enlace cuántico — y el lo hizo a temperatura ambiente.
“En mi principal labor, uso átomos para crear computadores cuánticos,” me dijo Monroe. “Nuestros hallazgos podrían ayudar a crear computadores cuánticos más grandes que no necesiten estar a temperaturas tan bajas.”
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{i} El iterbio o yterbio es un elemento químico de la tabla periódica que tiene el símbolo Yb y el número atómico 70. El iterbio es un elemento metálico plateado blando, una tierra rara de la serie de los lantánidos que se halla en la gadolinita, la monazita y el xenotimo. El iterbio se asocia a veces con el itrio u otros elementos relacionados y se usa en algunos aceros. El iterbio natural es una mezcla de siete isótopos estables.
Original por Akshat Rathi
QuartzMarch 10, 2017
Las leyes de la física se suponen han de ser simétricas en el espacio tiempo. Esto quiere decir que un balón lanzado a una cierta velocidad y en una cierta dirección siempre iria a la misma distancia, no importa cuando usted lo lance o donde en la Tierra usted lo lance (asumiendo que otros factores como el clima, no entren en juego).
Hay sin embargo, cosas que rompen la simetría del espacio. Los magnétos tienen un polo norte y un polo sur, lo cual quiere decir que los espines magnéticos de los átomos en un magneto no son co o se espera, distribuidos en todas las direcciones, si no que están alineados en una dirección o en la otra: Lo mismo es cierto para los cristales que tienen posiciones preferidas, lo cual los hace aparecer diferentes de desde el punto de vista en que los observe.
La simetría del tiempo sin embargo, nunca se rompe, El premio Nobel de física Frank Wilczec advirtió esto y comenzó a hacerse preguntas.
Que pasaría si, por ejemplo, usted lanza el balón una vez a las 12 pm un viernes, y entonces lo lanza otra vez a las 10 el martes, a la misma velocidad y en las mismas condiciones de manera exacta — y así los lanzamientos van completamente a diferentes distancias? Wilczek sabe que, en el macro mundo, esto podría no suceder. Pero como Albert einstein una vez apuntó, las cosas se ponen “fantasmales” al nivel atómico. En 2012, Wilczek propuso que quizás al nivel atómico podría ser posibles crear un tipo de materia que rompiera la simetría; y el lo llamó un “cristal del tiempo.”
La idea desencadenó una tormenta de intereses. Pronto, sin embargo, los cálculos hechos por Masaki Oshikawa en la Universidad de Tokio mostró que los cristales del tiempo serían imposibles. Su equipo halló que cualquier sistema en su más bajo estado de energía y en equilibrio no sería capaz de romper la simetría del tiempo. Por equilibrio, los físicos quieren decir que todas las moléculas de, digamos agua en estado líquido tienen al menos una cierta cantidad de energía y alcanzaran un nuevo equilibrio, llegando a ser vapor y entra en un nuevo estado de la materia. Cada distinto estado de la materia que conocemos es un estado de equilibrio.
Sin embargo, si los físicos pudieran conseguir que la materia entrara en un estado de no-equilibrio, ellos podrían también, basados en los cálculos de Oshikawa, hacer critales del tiempo. Si ellos lo hacen, podrían ser un hasta el momento un estado desconocido de la materia.
El problema es que los físicos no sabían como hacerlo — hasta ahora. Dos estudios publicados en Nature hay (marzo 9) muestra que tal estado de no-equilibrio puede ser inducido en la materia y en ese estado pueden ser clasificados como un tipo de cristales del tiempo.
Cristopher Monroe, un físico de la Universidad de Maryland-College Park, creó el sistema usando 10 átomos cargados del elemento Iterbio {i} y un conjunto de cuatro láseres. Un láser convirtió un átomo de Iterbio en un magneto. Otro láser de forma atrevida causó un desorden para asegurar que los átomos estuvieran en un estado de no-equilibrio. Entonces un tercer láser hizo que los átomos magnéticos se voltearan — como si su polo norte se convirtiera en el sur en un magneto más grande. La combinación de estros tres láseres (el cuarto fue usado para leer el estado de cada átomo) casando que el átomo oscilara, pero al doble de la frecuencia a la cual sus estados magnéticos estaban siendo cambiados. En otras palabras, esto rompe la simetría del tiempo.
“Esto es como si al jugar con una cuerda de saltar, y de alguna manera nuestro brazo hace dos movimientos de giro mientras que la cuerda solo hace uno,” le dijo a Nature, Norman Yao, un físico de la Universidad de California en berkeley y un autor en ambos documentos.
Mikhail Lurkin, un físico en la Universidad de Hardvard, también creó un cristal pero usando un sistema diferente. El usó un diamante “sucio,”el cual es similar a un diamante normal pero tiene muchos átomos de nitrógeno como impurezas. El usó pulsos de microondas para hacer el cambio de dirección en los átomos de nitrógeno — y esto los convirtió igual que como los átomos de Iterbio de Monroe, la frecuencia a la cual los átomos cambiaban su espín a una frecuencia diferente de los pulsos.
Los cristales del tiempo creados por Monroe y Lurkin son ligeramente diferentes que los propuestos por Wilczek. Ellos requieren de impulsos regulares de energía, con lo cual los cristales del tiempo de Wilczek no habrían sido necesarios. Es menos extraño que la idea de Wilczek, pero aun es fuertemente extraño,” dijo Yao a Nature.
Debido a esta diferencia, no todos estan convencidos de que los físicos han logrado crear los cristales del tiempo realmente. “Esto es un desarrollo fascinante, pero de alguna forma es una extensión abusiva del término,” dijo Oshikawa a Nature.
Los creados de los recién anunciados cristales no están molestos por las definiciones. Ellos están por el contrario excitados por la posibilidad de usar sus métodos para acelerar el desarrollo de los computadores cuánticos, los cuales se predicen serán más veloces que cualquier supercomputador que pueda construirse con chips de silicio.
Los computadores cuánticos requieren de átomos que existan en estados enlazados, donde cambiar el estado de uno automáticamente causa l cambio en el otro también. Por el momento, tales estados pueden ser alcanzados solo a extremadas bajas temperaturas. Lurkin logró que los átomos de nitrógeno atrapados en el diamante sucio cambiaran su posición al mismo tiempo a una frecuencia constante — queriendo decir que ellos estaban unidos por un enlace cuántico — y el lo hizo a temperatura ambiente.
“En mi principal labor, uso átomos para crear computadores cuánticos,” me dijo Monroe. “Nuestros hallazgos podrían ayudar a crear computadores cuánticos más grandes que no necesiten estar a temperaturas tan bajas.”
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{i} El iterbio o yterbio es un elemento químico de la tabla periódica que tiene el símbolo Yb y el número atómico 70. El iterbio es un elemento metálico plateado blando, una tierra rara de la serie de los lantánidos que se halla en la gadolinita, la monazita y el xenotimo. El iterbio se asocia a veces con el itrio u otros elementos relacionados y se usa en algunos aceros. El iterbio natural es una mezcla de siete isótopos estables.