Un estudio con participación del CINN-CSIC consigue reproducir un modelo teórico mediante sistemas cuánticos artificiales
Los resultados, que muestran cómo el sistema se convierte en un imán cuántico, podrían tener aplicaciones en metrología o computación cuántica
Un experimento realizado en el Laboratorio Charles Fabry (Universidad París Saclay, CNRS e Instituto de Óptica) con la participación del CINN, ha mostrado nuevas fases magnéticas de la materia en un simulador cuántico. Los científicos han podido observar orden ferromagnético de largo alcance en un sistema de espines cuántico. Los resultados, que podrían tener aplicaciones en metrología o en computación cuántica, muestran que las características fundamentales de este modelo teórico pueden implementarse y medirse en sistemas cuánticos artificiales y podría permitir la observación de otros fenómenos difíciles de calcular numéricamente. El trabajo se publica en la revista Nature.
Los electrones no sólo poseen carga, sino también otra propiedad que se manifiesta en dispositivos extremadamente pequeños, que requieren de la mecánica cuántica para ser descritos: el espín. Partiendo de un estado donde todos los espines están alineados hacia abajo, mediante la aplicación controlada de pulsos láser y microondas, el equipo ha preparado estados de baja energía del sistema en dos situaciones complementarias: el caso ferromagnético, donde todos los espines tienden a orientarse en una única dirección en el plano horizontal, y el caso antiferromagnético, donde los espines vecinos se alinean en direcciones horizontales opuestas.
“De forma extraordinaria, y de acuerdo con las predicciones teóricas recientes, sólo el caso ferromagnético permite observar un orden magnético de largo alcance: el sistema se convierte en un imán cuántico, algo que es imposible en dos dimensiones en los materiales convencionales”, explica Daniel Barredo, investigador del CSIC en el Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN-UNIOVI-PA) que ha colaborado en el estudio.
En el trabajo participan también grupos teóricos de la Universidad de Harvard y de Berkeley, en EE. UU., y de Innsbruck, en Austria.
