Crean un dispositivo cuántico que podría revolucionar las comunicaciones

Investigadores de la McGill University dieron un paso significativo en la creación de un nuevo dispositivo cuántico capaz de generar partículas sonoras diminutas, conocidas como fonones, a temperaturas muy cercanas al cero absoluto. Este avance podría allanar el camino para el desarrollo de láseres de fonones, una tecnología que promete revolucionar las comunicaciones, el diagnóstico médico y los sistemas de detección avanzados.

El dispositivo fue diseñado y probado por un equipo de investigadores de McGill University y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá, utilizando material que fue sintetizado en Princeton University.

Producción de Sonido Cuántico

El dispositivo utiliza un cristal bidimensional que confina electrones en un canal de solo unos pocos átomos de ancho. Cuando una corriente eléctrica impulsa los electrones a través de este camino ultra delgado a altas velocidades, los electrones liberan su energía excedente en forma de vibraciones sonoras, conocidas como fonones.

Los investigadores descubrieron que estos fonones pueden generarse en patrones predecibles y controlables, un avance crucial para el desarrollo de dispositivos prácticos que dependan de la manipulación precisa del sonido a nivel cuántico.

Comportamiento Cuántico en Temperaturas Extremas

Los experimentos se realizaron a temperaturas que oscilaban entre 10 mili-Kelvin y 3.9 Kelvin. A estas temperaturas extremadamente bajas, los electrones se comportan de manera más ordenada, lo que facilita la observación de fenómenos cuánticos, donde la materia actúa como ondas en lugar de partículas ordinarias.

El profesor Michael Hilke, coautor del estudio, explicó: "A temperaturas cercanas al cero absoluto, no se genera sonido a menos que los electrones viajen colectivamente a la velocidad del sonido o más rápido. Investigaciones anteriores habían observado efectos relacionados cuando las velocidades de los electrones se acercaban a esta barrera sonora. Nuestro estudio va más allá al demostrar que es posible que los electrones estén muy calientes incluso si el cristal anfitrión está cerca del cero absoluto".

Implicaciones Futuras

El siguiente paso de la investigación consistirá en construir el dispositivo a partir de otros materiales, como el grafeno, lo que podría permitir su funcionamiento a velocidades aún mayores. Según Hilke, versiones futuras de esta tecnología podrían contribuir a sistemas de comunicación más rápidos, herramientas de detección más sensibles, métodos mejorados para estudiar materiales biológicos y tecnologías médicas avanzadas.

El estudio fue publicado en la revista Physical Review Letters bajo el título "Emisión magnetofonón resonante por electrones supersónicos en sistemas bidimensionales de movilidad ultralta".

La investigación fue financiada por el Consejo de Investigación en Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá y el Fondo de Investigación de Quebec - Naturaleza y Tecnología.

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