En algún lugar del reino cuántico, se está gestando una diminuta rave. Los investigadores crearon diamantes levitantes ultrapequeños, con diámetros del tamaño de 350 hebras de ADN humano, que reflejan la luz como una bola de discoteca mientras giran más de mil millones de veces por minuto.
Las diminutas decoraciones para fiestas son creación de científicos de la Universidad Purdue, que las están utilizando para realizar mediciones súper precisas que podrían ayudar a iluminar la relación entre la mecánica cuántica y la gravedad. Ha habido esfuerzos previos para levitar nanodiamantes, pero lograr que funcione requiere condiciones increíblemente exactas.
“En el pasado, los experimentos con estos diamantes flotantes tenían problemas para evitar su pérdida en el vacío y leer los qubits de espín”, dijo Tongcang Li, profesor de física y astronomía en Purdue, en un declaración. “Sin embargo, en nuestro trabajo logramos hacer levitar un diamante en alto vacío utilizando una trampa de iones especial. Por primera vez, pudimos observar y controlar el comportamiento de los qubits de espín dentro del diamante levitado en alto vacío”.
Los qubits, las versiones cuánticas de los bits de computadora, son la unidad fundamental de información cuántica, donde se utiliza material semiconductor para atrapar cargas de electrones individuales y su espín asociado. Para crear las condiciones necesarias para estudiar cómo la rotación del diamante afecta a los qubits de espín, los investigadores tuvieron que hacer girar el diamante a la vertiginosa velocidad de 1,2 mil millones de rotaciones por minuto.
Pudieron hacerlo creando una oblea de zafiro con un baño de oro de 300 nanómetros de espesor, utilizando fotolitografía, la misma técnica utilizada para fabricar chips de computadora. Los diamantes en sí, que medían un promedio de 750 nanómetros de diámetro, se crearon utilizando presión intensa y altas temperaturas, acelerando el proceso natural que nos da las rocas brillantes. Los diamantes contenían estructuras diminutas que podrían albergar los qubits de espín de electrones.
Para medir el giro de un diamante, se lo golpeó con un láser verde, lo que provocó que emitiera luz roja. Esa luz, a su vez, permitió a los investigadores determinar los estados de espín de los electrones. Se utilizó otro láser para controlar la rotación del nanodiamante. Al girar, el nanodiamante dispersaría la luz infrarroja de los láseres, como una bola de discoteca.
Si bien la nueva técnica, descrita en un papel en el diario comunicaciones de la naturaleza, permitirá el estudio de conceptos apasionantes como la física cuántica, los investigadores dijeron que también tiene aplicaciones prácticas, como su uso para acelerómetros precisos y sensores de campo eléctrico.
Desafortunadamente, no se supo si el equipo también fue capaz de inventar diminutas barras luminosas.
