Un diminuto imán se filtra a través de una pared invisible ⚡ экспресс
Se investiga la dinámica cuántica del grado de libertad rotacional de un nanoimán en una trampa superconductora. La partícula se modela como un dipolo magnético con magnetización fija a lo largo del eje fácil. La trampa magnética crea una barrera de potencial que impide la rotación libre pero permite el túnel cuántico. El principal mecanismo de decoherencia a bajas temperaturas se identifica como la dispersión en gas residual. Se muestra que la forma de la partícula, cercana a una simetría rotacional ideal respecto al eje de rotación, puede proteger el túnel rotacional de este ruido. Se encuentran rangos de parámetros experimentalmente alcanzables en los que el túnel rotacional debería ser observable.
Un diminuto imán flota en una trampa magnética, como una aguja ingrávida. Su eje magnetizado es como la aguja obstinada de una brújula a la que no le permiten girar. Ante él se alza una pared invisible. Pero en el mundo cuántico, las partículas pueden filtrarse a través de las barreras: este truco se llama efecto túnel. El principal enemigo de esa permeabilidad fantasmal es el gas residual: incluso en la cámara más vacía, las moléculas pululan, y sus colisiones extinguen el estado cuántico, generando desorden, entropía.
Schrödinger demostró que los objetos cuánticos viven en muchos estados a la vez, hasta que el entorno los observa. Los investigadores se basaron en las ideas de Wojciech Zurek sobre cómo el ambiente destruye esa multiplicidad. Calcularon que, para un imán casi esférico, el efecto túnel a través de la barrera rotacional resistiría los bombardeos de gas. Un experimento así permitiría captar el momento en que el imán giratorio de repente aparece girado al revés, sin haber superado la pared. Esto abrirá la puerta a sensores ultrasensibles y nuevas celdas de ordenadores cuánticos.
🎯 La filtración cuántica a través de una barrera es algo común para las micropartículas. Pero para una bolita magnetizada que de repente se da la vuelta hacia el lado opuesto sin atravesar la pared, sería como ver un balón que atraviesa un ladrillo.