El ion que se quedó congelado durante medio minuto exprés
El punto brillante en la cámara de vacío no se apaga, aunque hace tiempo que dejaron de iluminarlo. Un ion de iterbio atrapado por campos eléctricos se ha quedado en un estado excitado, como si el electrón en su interior hubiera olvidado cómo volver a su lugar habitual. Normalmente, estos estados duran milisegundos, pero aquí la cuenta va en segundos.
Físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. hicieron que un ion de iterbio absorbiera luz de 377,5 nanómetros de longitud de onda y pasara a uno de los estados de larga duración. Para registrar con precisión el momento de la desintegración, mantuvieron cerca un segundo ion refrigerante: este absorbía el exceso de calor y permitía observar al primero sin interferencias. Descubrieron que un estado vive 0,92 segundos, otro casi 10 segundos, y un tercero, al parecer, más de 30 segundos. Para comparar: en 30 segundos, la luz alcanza a dar ocho vueltas a la Tierra.
Estos estados de larga duración son un hallazgo para las tecnologías cuánticas. Pueden usarse como celdas de memoria: escribir información en el ion y no temer que desaparezca en un instante. También servirán en relojes ópticos, los instrumentos más precisos que miden el tiempo mediante oscilaciones de la luz. Cuanto más dura un estado, con mayor precisión se puede medir su energía. Quizás estos iones se conviertan en el corazón de las futuras computadoras cuánticas y sistemas de navegación.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2603.04250
We study the occurrence of long-lived metastable states in the 4f$$^{13}$$5d6s electron configuration of Yb$$^+$$. By optical pumping of a single trapped ion on the $$^2F^\text{o}_{7/2}\rightarrow (7/2,0)_{7/2}$$ transition at 377.5 nm, we prepare a wide range of metastable electronic states. We use a co-trapped control ion to sympathetically cool the spectroscopy ion, allowing us to accurately time its subsequent decay. We record a strong decay signal corresponding to a lifetime of 0.92(8) s, a weaker decay signal with lifetime 9.8(+2.9, -2.0) s, and find evidence for a much longer lifetime, $$>$$ 30 s. We identify the metastable states with these lifetimes qualitatively, and corroborate our results with atomic structure calculations that support the observed lifetimes and decay paths. These long-lived states provide new opportunities in qubit and qudit state detection and optical clocks.
El ion de iterbio en la trampa se ve a simple vista: dispersa la luz láser como una diminuta estrella.
En la serie 'The Expanse', las computadoras cuánticas basadas en iones atrapados controlan naves y estaciones.