Las microondas convierten un superconductor en un imán ✛ ✎

Original: "Microwave-Induced Optomagnetism in High-Temperature Superconductors"
arXiv:2608.31127v1 · 2026-08-31 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 2 min
Por primera vez, se ha creado un campo magnético permanente en un superconductor mediante radiación de microondas.

El horno microondas calienta la comida, pero en el laboratorio las microondas han hecho algo distinto: han convertido un superconductor en un imán permanente. Una película de óxido de itrio, bario y cobre de 300 nanómetros de espesor, enfriada a 80 kelvin, respondió a una radiación de 5 gigahercios. Así se observó por primera vez el efecto Faraday inverso estacionario en un superconductor de alta temperatura.

La esencia del efecto es simple: la luz con polarización circular, es decir, con un campo eléctrico que rota, hace que los electrones se muevan en círculos. En un conductor normal, estas corrientes circulares se atenúan rápidamente, pero en un superconductor no encuentran resistencia. Se genera un campo magnético permanente, como si dentro del material apareciera un electroimán invisible. La principal diferencia con las bobinas convencionales es la ausencia de cables y pérdidas térmicas.

El truco clave del experimento es la modulación de la polarización. La radiación se conmutaba entre polarización circular izquierda y derecha 83 mil veces por segundo, y el voltaje Hall cambiaba sincrónicamente. El control con polarización lineal no producía señal, lo que descarta el calentamiento.

Al aumentar la potencia, la señal crecía hasta que el campo interno calculado superaba 0,82 micronewtons por metro, que es el campo crítico inferior a partir del cual los vórtices de flujo magnético comienzan a penetrar en el superconductor. En ese momento, la señal caía bruscamente a cero, y con potencias aún mayores aparecían picos estrechos en el tercer y cuarto armónico de la frecuencia de la red de vórtices. El material parecía reestructurarse, pasando de un estado homogéneo a una estructura ordenada de vórtices.

La eficiencia de conversión alcanzó 1,75 teslas por vatio por centímetro cuadrado. Esto es varios órdenes de magnitud mayor que en los análogos ópticos. Para comparar: un imán de neodimio produce alrededor de 1,2 teslas en su superficie.

El valor práctico es evidente. En los circuitos cuánticos superconductores, el desplazamiento magnético se crea actualmente con líneas inductivas que se calientan y generan interferencias cruzadas. El control de la magnetización por microondas podría reemplazar estas líneas y reducir la decoherencia de los cúbits. Además, el método es adecuado para la espectroscopía de la dinámica de vórtices en superconductores de tipo II.

El horno microondas de la cocina calienta la sopa, pero en el laboratorio de física hace girar un «giroscopio» electrónico sin fricción. El superconductor, como una peonza sin inercia, continúa girando después de que se retira el momento externo, pero ahora en forma de campo magnético permanente. Quizás pronto estos campos controlen computadoras cuánticas sin contacto y sin pérdidas.

La conversión optomagnética efectiva de 1.75 T/(W/cm²) significa que una radiación de microondas de solo 1 W por centímetro cuadrado crea un campo magnético de casi dos teslas. Para comparar, un imán típico de neodimio produce alrededor de 1.2 T en su superficie.

\langle \tilde{M} \rangle = \gamma(\omega) \operatorname{Im}[\tilde{E} \times \tilde{E}^*]
La magnetización es proporcional al coeficiente girotrópico y a la parte imaginaria del producto vectorial del campo eléctrico por su conjugado complejo
\gamma(\omega) = \frac{n_s e^3}{4 m_s^{*2} \omega^3} + \frac{n_n e^3}{4 m_n^{*2} \omega^3} \frac{\omega^2 \tau_n^2}{1 + \omega^2 \tau_n^2}
Contribución del condensado superconductor y de las cuasipartículas normales; a frecuencias de microondas, la contribución del componente normal está suprimida en un factor de 10^7
\tilde{\rho}_H = \frac{\tilde{\sigma}_{xy}}{\tilde{\sigma}_{xx}^2 + \tilde{\sigma}_{xy}^2}
La resistencia Hall se expresa en términos de las conductividades giromagnéticas de ambos fluidos
Científicos
Michael FaradayHendrik LorentzSatyendra Nath BoseJohn BardeenFelix BlochGeorg Ohm
Conceptos
efectos magnetofotónicos Ley de inducción electromagnética de Faraday efecto Faraday superconductividad inducida por luz efecto Kerr magnetoóptico medición criogénica de microondas señal de microondas vórtice magnético superconductividad en películas delgadas transición de fase superconductora anclaje de flujo refrigeración magnética superconductor de alta temperatura dispositivo termoeléctrico cable superconductor vórtice óptico ferroeléctrico orden antiferromagnético colapso de la función de onda constante de Faraday