Dos diapasones en una sala superconductora ✛

Original: "Coupling of two individual magnon resonators via a superconducting microwave resonator operating in the strong coupling regime"
arXiv:2608.30454v1 · 2026-08-31 · CC BY 4.0 · 2 min
Dos finas tiras magnéticas, giradas una respecto a la otra en ángulo, intercambiaron oscilaciones a través de un resonador superconductor.

En una gran sala, dos diapasones están sobre soportes giratorios. Cada uno está afinado a una nota distinta, pero si los soportes se giran al ángulo adecuado, los diapasones comienzan a sonar al unísono, intercambiando vibraciones a través del aire. En el experimento del laboratorio de tecnologías cuánticas, el papel de los diapasones lo desempeñaron dos tiras de permalloy, una aleación de níquel y hierro que se magnetiza y desmagnetiza fácilmente. Las tiras, de unos 900 micrómetros de largo y solo 30 nanómetros de grosor, yacían sobre un resonador superconductor, una pista plana que puede almacenar oscilaciones de microondas, como la sala guarda el sonido.

Cada tira es un pequeño resonador magnético. Cuando el campo magnético externo gira, cambia la forma en que la tira se resiste a la magnetización, y su frecuencia propia se desplaza. Así se afina un diapasón, cambiando la tensión de la cuerda.

Las tiras se colocaron en un ángulo de 50 grados entre sí. Si se gira el campo externo 25 grados en una dirección, una tira queda sintonizada a la frecuencia del resonador; si se gira 25 grados en la otra, la segunda tira entra en resonancia. A una temperatura de 1,6 K, cuando el superconductor opera sin pérdidas, ambas tiras se acoplaron simultáneamente al resonador. La fuerza de acoplamiento resultó ser incluso mayor que la de una sola tira: alrededor de 171,5 megahercios frente a 140. Esto significa que las dos tiras no solo estaban juntas, sino que interactuaban entre sí a través del resonador común, como dos diapasones que amplifican el sonido cuando están en la misma sala.

Cuando ambas tiras oscilan en contrafase, su radiación se anula y en el espectro aparece un "modo oscuro". No se ve en la absorción, pero es importante para la memoria cuántica: las oscilaciones pueden almacenarse sin escapar al exterior.

Antes, para sintonizar cada resonador magnético había que colocar una bobina separada, que ocupaba espacio y dificultaba la miniaturización. En el nuevo trabajo, la sintonización se logra solo girando el campo externo, lo que facilita colocar muchos elementos en un mismo chip. Este truco será útil para redes cuánticas, donde las oscilaciones magnéticas transportan información entre cúbits, y para la memoria cuántica, donde los datos deben mantenerse sin que se dispersen. El chip con dos diapasones afinados mediante el giro del soporte se ha convertido en un paso hacia tales dispositivos.

El ángulo de 50° entre las tiras se eligió de modo que, con una rotación simétrica del campo de ±25°, ambas tiras tengan la misma frecuencia de resonancia. Esto permitió observar un modo oscuro que no es visible en el espectro de absorción porque las oscilaciones de las tiras se cancelan mutuamente.

C = \frac{4g_{eff}^2}{\kappa \gamma}
Relación entre el cuadrado de la fuerza de acoplamiento y el producto de las tasas de amortiguamiento del resonador y del magnón. Cuando C > 1, el sistema se encuentra en el régimen de acoplamiento fuerte.
Científicos
Satyendra Nath BoseAlbert Einstein
Conceptos
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