Nanodiamantes levitantes giran a 1.200 millones de revoluciones por minuto en el vacío
Físicos de la Universidad de Purdue hicieron levitar diamantes a nanoescala, haciéndolos brillar y girar a 1.200 millones de rpm con láseres. Estos experimentos podrían hacer avanzar enormemente la investigación en física cuántica.
Creación de nanodiamantes cuánticos a alta presión
Los nanodiamantes, con una anchura media de 750 nanómetros, se producen inicialmente a alta presión y temperatura. A continuación, se irradian con electrones de alta energía para crear lo que se conoce como defecto de vacante de nitrógeno, que puede utilizarse para almacenar información cuántica.
El equipo hizo levitar los nanodiamantes creando una trampa de iones superficial con una fina capa de oro sobre una oblea de zafiro, grabada en forma de «omega» (Ω). Cuando fluye corriente a través del oro, se genera un campo electromagnético que hace levitar el nanodiamante en una cámara de vacío.
Kunhong Shen
Podemos ajustar el voltaje para cambiar la dirección de rotación», explica Kunhong Shen, uno de los autores del estudio. «El diamante levitado puede girar alrededor del eje z (que es perpendicular a la superficie de la trampa de iones), como se muestra en el diagrama, en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario, dependiendo de nuestra señal de control. Si no aplicamos la señal de control, el diamante girará en todas direcciones, como un ovillo.
Velocidades récord de giro del nanodiamante
De este modo, el equipo consiguió que los nanodiamantes giraran a velocidades de hasta 1.200 millones de rpm. Aunque impresionante, este récord dista mucho de ser el más rápido: el mismo grupo ostenta actualmente el récord con una «mancuerna» a nanoescala que alcanzó la asombrosa cifra de 300.000 millones de rpm.
Exploración de la gravedad cuántica con nanodiamantes levitantes
El estudio de los nanodiamantes va más allá de batir récords. La iluminación láser verde revela los estados de espín de los electrones, mientras que un láser infrarrojo muestra su rotación. La comparación de estas mediciones ayuda a los científicos a comprender cómo afecta el espín de los diamantes a la información cuántica.
Imaginemos diamantes diminutos flotando en el vacío», explica Tongcang Li, autor principal del estudio. Estos diamantes albergan qubits de espín para realizar mediciones precisas y explorar el vínculo de la mecánica cuántica con la gravedad». En experimentos anteriores, la pérdida de diamantes y las lecturas de qubits fueron un problema, pero ahora hemos conseguido hacer levitar un diamante con una trampa de iones, lo que nos ha permitido observar y controlar qubits de espín por primera vez».
La principal cuestión que el equipo espera explorar es cómo podría explicarse la gravedad en términos cuánticos, que sigue siendo uno de los problemas más desafiantes de la física.
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