Se descubrió que...

Con grafeno tendremos computación cuántica

Coja un lápiz. Haga una marca en un pedazo de papel. Felicitaciones: usted está haciendo física de punta en materia condensada”. Y colabora a hacer realidad la computación cuántica. La física de la materia condensada, o del estado sólido (Britannica), es una rama de la física iniciada por el suizo Walter Schottky. Trata de las propiedades térmicas, elásticas, eléctricas, magnéticas y ópticas de la materia. El resultado más conocido es el transistor, en el campo de los semiconductores.

Pero también estudia los superconductores, fase en que, a muy baja temperatura, desaparece toda resistencia al paso de electricidad. Dominio de la física cuántica.

La raya trazada con lápiz, cuya punta es de grafito (una red de cristal hecha de átomos de carbono) fue el primer paso al Nobel. Al adelgazar esa raya en capas más y más delgadas —originalmente usando cinta Scotch— es posible hacerlas del grosor de un solo átomo. Entonces se le llama grafeno. “Los muchachos de la cinta Scotch, André Geim y Konstantin Novoselov, ganaron el Premio Nobel 2010. El grafeno es un material “por completo novedoso: no sólo es el más delgado posible (tiene un solo átomo de grosor), sino también el más fuerte”, dijo el comité Nobel. “Como conductor de electricidad es tan bueno como el cobre. Pero como conductor de calor supera a todos los materiales conocidos. Es, además, casi por completo transparente y a pesar de eso ni siquiera el helio, el más pequeño átomo de un gas, puede atravesarlo”.

El Perimeter Institute for Theoretical Physics, en Ontario, Canadá, publicó el pasado jueves los trabajos en grafeno de los investigadores Dmitri (Dima) Abanin y Zlatko Pápich. Han trabajado juntos desde 2009.

Resulta del mayor interés el empleo que dan al grafeno para hacer el lenguaje básico de la computadora cuántica, el qubit. Si un bit en las computadoras actuales es 1 o es 0, y con ese lenguaje binario nos comunicamos con las computadoras y éstas procesan los datos, el qubit emplea una característica del mundo subatómico: la superposición de estados. De esta forma, un qubit es 1 y también 0 de forma simultánea. Esto multiplica de manera exponencial la capacidad de procesar datos y abate los tiempos de años a horas de computación.

¿Cómo lo hacen? Aquí va… respire hondo: “Hay dos tipos de partículas en nuestro mundo tridimensional: fermiones (en honor a Enrico Fermi), como los electrones, y bosones (por Satyendra Nath Bose) como los fotones o unidades de luz. En tres dimensiones, fermiones son fermiones y bosones son bosones. Pero una hoja de grafeno tiene sólo dos dimensiones. Es, en verdad, un minúsculo universo bidimensional, y en ese universo ocurren nuevos fenómenos. Por ejemplo, fermiones y bosones pueden integrar aniones, que están entre fermiones y bosones”. Y con ese estado se puede crear un qubit para la computación cuántica.

En computación actual, el 1 y el 0 se expresan en un transistor por un puente entre cuyos extremos pasa o no pasa electricidad. Un ejemplo de qubit sería que en un transistor al mismo tiempo pasara y no pasara electricidad (así es el mundo subatómico). El problema esencial con el qubit es que la superposición de estados, 1 y 0, es muy frágil y se colapsa a 1 o 0. Así que se busca cómo crear qubits estables por, cuando menos, el breve tiempo necesario para cada paso de un programa. Digamos, si uso Word, espero que al teclear una letra a, que Word expresa en lenguaje binario, aparezca la letra a.

En el universo bidimensional del grafeno, donde hay quasi-partículas que están suspendidas en la angustia cósmica de ser fermión o ser bosón (Oh, mein Gott!) eso, un anión, es un qubit. Dos grupos experimentales, uno en Ginebra, Suiza, donde está Abanin, y otro en Columbia, EU, con ambos, Abanin y Pápich, han empleado dos hojas de grafeno, una sobre otra, para inducir un campo eléctrico y magnético, según plantearon en 2012. El grupo de Columbia publicó sus resultados en Science de este 4 de julio.

 “Parece que una doble capa de grafeno sea el material mágico que permita construir qubits”.

 

Novedad: No hubo barco para mí, Cal y Arena. Ensayo Personal.

 

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