El cristal que canta en el frío exprés
Una cuerda de guitarra suena más tiempo si no la tocas de más. Algo parecido le ocurre a un resonador, un dispositivo que vibra a una sola frecuencia, como un diapasón. Un grupo de ingenieros ha construido un "diapasón" de nitruro de aluminio, más pequeño que un grano de arena, y lo ha hecho vibrar 16 mil millones de veces por segundo. Esa es la frecuencia a la que trabajarán las redes móviles de sexta generación.
El principal enemigo de la vibración es la fricción: convierte la energía de la vibración en calor. Cuanto menor es la fricción, mayor es el factor de calidad, una medida de cuántas oscilaciones logra hacer el resonador antes de apagarse. Los científicos enfriaron el dispositivo desde temperatura ambiente hasta −266 °C y midieron el factor de calidad en cada paso. Resultó que, con el frío, este aumenta más de cuatro veces: de 363 a 1589. Para comparar, un diapasón común tiene un factor de calidad de alrededor de mil, pero vibra miles de veces más lento.
Para entender de dónde vienen las pérdidas, los ingenieros construyeron un modelo que tiene en cuenta tanto la fricción interna del material como la fuga de energía a través de los soportes, como si la cuerda no solo entregara vibración al aire, sino también a la caja de la guitarra. El modelo predijo cómo cambiaría el factor de calidad con la temperatura y coincidió con las mediciones. Luego lo probaron en otro resonador que vibra 23 mil millones de veces por segundo, y de nuevo concordó.
Esta herramienta permitirá diseñar de antemano filtros para computadoras cuánticas. En ellas, las señales son tan débiles que cualquier ruido extra lo estropea todo. Un resonador de nitruro de aluminio a bajas temperaturas podría convertirse en ese diapasón que no desafina.
Un factor de calidad de 1589 significa que el resonador alcanza a realizar mil quinientas oscilaciones antes de que la amplitud caiga a la centésima parte. El oído humano percibe la extinción del sonido como un tañido largo, pero aquí el "tañido" dura menos de una millonésima de segundo; para los microchips, sin embargo, es muchísimo tiempo.
En la novela de Arthur C. Clarke "La ciudad y las estrellas", las computadoras guardan la memoria en redes cristalinas que no pierden información ni en millones de años. Los resonadores de nitruro de aluminio son un paso hacia una memoria cuántica igual de confiable.