Control del espín nuclear sin ondas de radio exprés

Original: "RF-free driving of nuclear spins with color centers in silicon carbide"
arXiv:2601.21499 · 2026-01-29 · CC BY 4.0 · 2 min
El espín nuclear obedece a las mismas microondas que el espín del electrón.

📄 Mostrando la versión "Simple" — "Popular" aún no está lista. Añádelo a favoritos para ayudar a priorizarla.

Una computadora cuántica se parece a una orquesta donde los electrones y los núcleos tocan instrumentos diferentes. Normalmente, el director necesita dos batutas: microondas para los electrones y ondas de radio para los núcleos. Científicos de Japón han encontrado la manera de arreglárselas con una sola batuta: han logrado que los pulsos de microondas controlen tanto al núcleo como al electrón a la vez.

En un cristal de carburo de silicio crearon un defecto, un lugar donde los átomos están ordenados de manera distinta al resto del cristal. Este defecto actúa como una trampa para el electrón, y junto a él se encuentra un núcleo de átomo de silicio. El espín del electrón (su rotación intrínseca, como la de una peonza) normalmente responde a las microondas, mientras que el espín del núcleo solo responde a las ondas de radio. Pero si se inclina el campo magnético externo con un ángulo preciso, la interacción entre ambos se intensifica drásticamente. Ahora, cuando un pulso de microondas hace girar el espín del electrón, también hace girar el núcleo.

La precisión del control del espín nuclear alcanzó el 89%: es como dar en el centro de la diana desde varios metros de distancia.

Este truco ahorra energía y simplifica el esquema del dispositivo cuántico. Ya no es necesario tender cables separados para las señales de radio ni instalar amplificadores potentes. La memoria cuántica basada en espines nucleares dura casi tanto como lo permite el propio material: el tiempo en que el espín nuclear pierde su orientación se acerca al límite teórico. Esto es importante para los sensores cuánticos, que ya miden campos magnéticos en células vivas o buscan minerales bajo tierra. En lugar de un equipo complejo, basta con una fuente de microondas y un imán inclinado con precisión.

El espín nuclear puede almacenar información cuántica miles de veces más tiempo que el espín electrónico, porque el núcleo percibe menos el ruido del entorno.

En la serie 'Devs', la computadora cuántica se controla con microondas, pero para trabajar con núcleos los personajes tendrían que añadir un transmisor de radio; aquí ese problema está resuelto.

Científicos
Enrico FermiPaul DiracDavid DeutschErwin SchrödingerJohn Stewart BellLouis de Broglie
Conceptos
espectroscopia de espín nuclear manipulación de espín individual qubits semiconductores computadora cuántica de átomos neutros rubidio señal de control qubit de estado sólido carbono 13 ingeniería de qubits cuánticos estroncio pulso de radio chip de silicio espintrónica circuito integrado fotónico carburo de silicio par radical espectroscopía de centro NV de diamante pulso de microondas sistema híbrido carga de color