Átomos que se quedan quietos en un metal fundido: el “corral” invisible que desafía cómo entendemos los líquidos

Cuando pensamos en un metal completamente fundido, lo imaginamos como una multitud en movimiento continuo: nadie se queda parado, todos se empujan, se apartan, se reacomodan. Esa imagen funciona bien para explicar por qué un líquido fluye y se adapta al recipiente. Lo inesperado es que, en ciertos metales líquidos a escala nanométrica, una parte de esa multitud puede quedarse literalmente clavada en el sitio.

Un equipo de la Universidad de Nottingham y la Universidad de Ulm ha observado algo que, a primera vista, parece contradictorio: incluso estando el metal en estado líquido, algunos átomos permanecen inmóviles. El hallazgo, publicado en ACS Nano y difundido por SciTechDaily, no es solo una curiosidad; cambia el guion de cómo un metal pasa de líquido a sólido cuando se trabaja con nanopartículas y superficies reales, con defectos y “imperfecciones” que, en la práctica, nunca desaparecen del todo. Continúa leyendo «Átomos que se quedan quietos en un metal fundido: el “corral” invisible que desafía cómo entendemos los líquidos»

El talón de Aquiles silencioso de la criptografía cuántica: cuando un milímetro cuenta

La distribución cuántica de claves (o QKD) suele presentarse como una forma elegante de blindar comunicaciones: en lugar de confiar solo en “candados matemáticos”, se apoya en el comportamiento de los fotones y en una idea muy intuitiva: si alguien intenta mirar el mensaje por el camino, deja huella. Al tocar un estado cuántico, lo alteras. Es como intentar leer una carta sellada sin que se note: el sello termina marcado.

Esa propiedad convierte a QKD en un enfoque atractivo para infraestructuras críticas, banca, gobiernos o centros de datos. El matiz es que esa seguridad “de libro” vive en un laboratorio ideal. En el mundo real, QKD necesita una cosa tan poco glamourosa como decisiva: un enlace físico impecable entre emisor y receptor. Y ahí aparece un enemigo discreto, casi doméstico, pero capaz de erosionar el sistema por dentro: el error de apuntamiento. Continúa leyendo «El talón de Aquiles silencioso de la criptografía cuántica: cuando un milímetro cuenta»

Un “gato de Schrödinger” con 7.000 átomos: cómo se estira la superposición cuántica y qué le está pasando a la ciencia en EE. UU.

La superposición cuántica se suele contar con una historia famosa: un sistema puede estar “en dos estados a la vez” hasta que lo medimos. A fuerza de repetirse, a veces suena a juego filosófico. La parte interesante es que, en el laboratorio, la superposición no es una licencia poética: deja huellas medibles, igual que unas ondas en el agua dejan un dibujo cuando se cruzan. Si has visto dos altavoces reproduciendo el mismo tono y notado zonas donde el sonido se refuerza y otras donde casi desaparece, ya tienes la intuición: interferencia. En cuántica, esa interferencia aparece cuando un objeto se comporta como onda.

La novedad de estos días es que ese comportamiento ondulatorio se ha observado en un objeto muchísimo más grande de lo habitual: un conjunto de más de 7.000 átomos. Es un salto de escala que ayuda a explorar una pregunta con sabor muy humano: ¿dónde está el límite entre lo cuántico y lo cotidiano? Continúa leyendo «Un “gato de Schrödinger” con 7.000 átomos: cómo se estira la superposición cuántica y qué le está pasando a la ciencia en EE. UU.»

El primer detector de gravitones empieza a construirse: cómo se intenta atrapar un cuanto de gravedad

La física moderna vive con una especie de “doble contabilidad”. Para describir lo diminuto, la mecánica cuántica funciona como un reloj suizo: habla de cuantos, de paquetes discretos de energía y de partículas que aparecen en saltos. Para describir lo enorme, la relatividad general de Einstein pinta la gravedad como algo continuo, una curvatura suave del espacio-tiempo, más parecida a una sábana que se hunde que a un intercambio de partículas.

El choque aparece cuando se intenta contar una misma historia con los dos lenguajes a la vez. Si la gravedad es parte del mundo cuántico, debería poder expresarse en unidades mínimas, igual que la luz se entiende en fotones. Ese “fotón de la gravedad” sería el gravitón. El problema es que, durante mucho tiempo, el consenso práctico fue desalentador: incluso si existe, interactúa tan poco con la materia que detectarlo parecía una misión imposible, casi por principio. Continúa leyendo «El primer detector de gravitones empieza a construirse: cómo se intenta atrapar un cuanto de gravedad»

El primer intento serio de “atrapar” un gravitón: cómo funcionaría el detector con helio superfluido

La física moderna convive con una incomodidad famosa: dos teorías extraordinariamente precisas describen la realidad en escalas distintas, pero no encajan del todo. La relatividad general explica la gravedad como la curvatura suave del espacio-tiempo, ideal para planetas, estrellas y galaxias. La mecánica cuántica, en cambio, cuenta el mundo en “paquetes” discretos, con partículas y cuantos que aparecen como monedas indivisibles de energía.

Unificar ambos lenguajes exige una idea concreta: si todo lo demás tiene versión cuántica, la gravedad también debería tenerla. Ahí aparece el protagonista de esta historia: el gravitón, la partícula hipotética que mediaría la interacción gravitatoria, del mismo modo que el fotón “transporta” el electromagnetismo en la formulación cuántica.

Durante décadas, el consenso práctico fue desalentador: aunque la noción de gravitón es atractiva en teoría, detectarlo parecía imposible en un laboratorio. Ahora, un equipo académico ha puesto sobre la mesa un programa experimental que intenta cambiar ese diagnóstico con una estrategia poco habitual: convertir la llegada de un gravitón en una vibración cuántica medible dentro de un sistema macroscópico. Continúa leyendo «El primer intento serio de “atrapar” un gravitón: cómo funcionaría el detector con helio superfluido»

Por qué la computación cuántica distribuida está sobre la mesa

La promesa de la computación cuántica lleva años asociada a tareas que a los ordenadores clásicos se les atragantan, como ciertas simulaciones químicas, optimización o criptografía. El problema práctico es menos glamuroso: los QPU (quantum processing units) actuales suelen moverse entre decenas y unos pocos cientos de qubits físicos, y eso queda muy lejos de lo que exigirían aplicaciones con corrección de errores a escala industrial. En muchos escenarios se habla de miles de qubits lógicos, que en la práctica se traducen en millones de qubits físicos.

Una vía para escapar del “techo” de un único dispositivo consiste en conectar varios QPU mediante una red cuántica para que trabajen como si fueran un solo sistema. La idea recuerda a cómo un centro de datos suma servidores para construir una máquina virtual mayor, con una diferencia crucial: en cuántica no basta con cablear nodos y enviar datos como en Ethernet. Los estados cuánticos no se pueden copiar y se degradan con facilidad, lo que obliga a apoyarse en un ingrediente específico: el entrelazamiento. Continúa leyendo «Por qué la computación cuántica distribuida está sobre la mesa»

Sensores cuánticos para “seguir la pista” a la materia oscura ligera: cuando la dirección importa

La materia oscura es una de esas ideas que suenan a ciencia ficción hasta que recuerdas que, sin ella, muchas observaciones astronómicas no encajan. Vemos galaxias girar demasiado rápido, cúmulos que se mantienen unidos con más “pegamento” del que aportan las estrellas y el gas, y patrones en la radiación del universo temprano que apuntan a una masa extra que no brilla. El problema es que esa masa no emite, no absorbe y no refleja luz, y apenas interactúa con la materia ordinaria. Es como tratar de detectar a alguien en una habitación oscura solo por el leve movimiento del aire cuando pasa.

Esa debilidad de interacción explica por qué los experimentos llevan décadas buscándola sin una detección directa indiscutible. No es falta de ideas ni de tecnología: es que el objetivo es, literalmente, escurridizo. Continúa leyendo «Sensores cuánticos para “seguir la pista” a la materia oscura ligera: cuando la dirección importa»

Sensores cuánticos en red: cómo “escuchar” el viento de materia oscura ligera midiendo su velocidad

La materia oscura es uno de esos ingredientes del cosmos que sabemos que está ahí porque “pesa”, aunque no la veamos. No emite luz, no la absorbe ni la refleja, y apenas interactúa con la materia común. Aun así, su huella gravitatoria ayuda a explicar cómo rotan las galaxias y cómo se agrupan las estructuras del universo. El problema es que, cuando intentamos atraparla con instrumentos tradicionales, se comporta como alguien que cruza una habitación a oscuras sin tocar los muebles: pasa, pero casi no deja rastro.

En los últimos años, la búsqueda se ha sofisticado con detectores cada vez más sensibles, diseñados para captar señales diminutas. El desafío se dispara cuando el candidato a materia oscura es extremadamente ligero, porque la señal esperada ya no se parece a un “golpe” puntual, sino a algo más difuso y sutil. Por eso ha llamado la atención una propuesta de investigadores de la Universidad de Tokio y la Universidad de Chuo: usar una red de sensores cuánticos como si fuera un único instrumento extendido en el espacio, capaz de inferir no solo que “algo” pasó, sino también a qué velocidad y desde qué dirección llegó. Continúa leyendo «Sensores cuánticos en red: cómo “escuchar” el viento de materia oscura ligera midiendo su velocidad»

Entrelazamiento cuántico para coordinar drones en desastres: la apuesta de Virginia Tech por comunicarse sin red

Cada vez que enviamos un correo, un mensaje o un paquete de datos, hacemos un pequeño acto de fe: confiamos en que esa información atravesará infraestructuras compartidas, saltará entre antenas, routers y servidores, y llegará sin ser interceptada ni degradada. En condiciones normales, ese “viaje” funciona razonablemente bien. En un incendio forestal, un terremoto o una inundación, esa misma ruta puede convertirse en una carretera cortada: cae la cobertura, se saturan las redes, fallan enlaces inalámbricos o se pierde conectividad por daños físicos.

El equipo de Alexander DeRieux, doctorando en Virginia Tech, y el profesor Walid Saad, ha planteado una alternativa poco intuitiva: no “mandar” la información por la red tal como la entendemos, sino apoyarse en una propiedad física llamada entrelazamiento cuántico. La idea, divulgada por Phys.org y atribuida a Virginia Tech, se concretó en un marco de trabajo llamado eQMARL y se difundió en forma de preprint en arXiv (DeRieux y colaboradores, 2024; DOI: 10.48550/arxiv.2405.17486). Continúa leyendo «Entrelazamiento cuántico para coordinar drones en desastres: la apuesta de Virginia Tech por comunicarse sin red»

Control de fotones individuales en nanotubos de carbono: un paso clave hacia la comunicación cuántica a temperatura ambiente

La luz ha sido durante mucho tiempo el vehículo ideal para transportar información. Ya sea en llamadas telefónicas, videoconferencias o transmisiones de datos, los pulsos de luz viajan por fibras ópticas a velocidades impresionantes. Pero esa misma luz, en su faceta cuántica, podría dar lugar a un nuevo paradigma en la comunicación: una donde los mensajes viajan en forma de fotones individuales, haciendo que la intercepción sea no solo detectable, sino prácticamente imposible sin alterar la señal.

Este tipo de comunicación exige una condición muy especial: contar con fuentes de luz que emitan un solo fotón a la vez, de forma controlada, predecible y compatible con las tecnologías actuales. Hasta ahora, este objetivo ha estado plagado de desafíos técnicos. Sin embargo, un grupo de investigadores liderado por el científico japonés Yuichiro Kato ha logrado un avance clave: inducir la emisión de un fotón único desde un punto preciso de un nanotubo de carbono, funcionando a temperatura ambiente y con longitudes de onda utilizadas en las redes de telecomunicaciones. Continúa leyendo «Control de fotones individuales en nanotubos de carbono: un paso clave hacia la comunicación cuántica a temperatura ambiente»