Magnones en una esferita comprimidos hasta el límite cuántico ⚡ экспресс
Los estados comprimidos desempeñan un papel clave en la metrología y las tecnologías cuánticas; sin embargo, la compresión cuántica de magnones en sistemas de espín macroscópicos no se había observado antes. En este trabajo se presenta la observación experimental de la compresión cuántica de magnones en una esfera de granate de itrio y hierro (YIG) de tamaño milimétrico. Mediante un fuerte acoplamiento dispersivo de los magnones con un cúbit superconductor a través de un resonador de microondas, se creó una no linealidad de Kerr significativa, que permitió generar estados comprimidos de magnones con un número medio de magnones inferior a uno. Se empleó un proceso Raman asistido por magnones para la tomografía de Wigner, la cual reveló una dispersión de las cuadraturas de aproximadamente 0.8 (~1 dB de compresión) con respecto al vacío. Estos resultados sientan las bases de la magnónica cuántica no lineal y abren perspectivas para la metrología cuántica.
En el microcosmos siempre hay ruido. Incluso en el vacío absoluto algo tiembla, y estas fluctuaciones cuánticas interfieren con las mediciones precisas. Pero el ruido se puede «comprimir», como un globo inflable: si lo aprietas por los lados, un lado se adelgaza mientras el otro se hincha. Así, la incertidumbre total, descubierta por Heisenberg, no desaparece, sino que se redistribuye. Esa misma compresión se utiliza en detectores como LIGO, por la que Rainer Weiss ganó el Nobel.
Ahora los físicos han comprimido no luz, sino magnones, ondas colectivas en un material magnético. Una diminuta esferita de granate de itrio y hierro —el mismo compuesto que se emplea en las torres de telefonía móvil para limpiar la señal— se colocó en una cavidad resonante y se acopló a un cúbit cuántico. Esto permitió controlar las oscilaciones con tal precisión que, en promedio, no había ni una onda completa dentro de la esferita. Una técnica especial (espectroscopía Raman) reveló que uno de los lados del ruido se volvió 1 decibel más silencioso, la primera compresión de magnones en un objeto macroscópico.
Esto no es solo un truco de laboratorio. Los magnones comprimidos podrían ser la base de la electrónica cuántica basada en ondas magnéticas: la magnónica. Ya prometen sensores ultrasensibles para detectar campos magnéticos y, en el futuro, redes de procesadores cuánticos que transmitan información no mediante corriente eléctrica, sino mediante ondas de magnetización.
🎯 Un magnón no es una partícula, sino un cuanto de una onda colectiva: billones de espines se mueven a la vez, como espectadores en un estadio que se levantan y se sientan sincronizadamente.