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  • Investigación y Ciencia
  • Agosto 2018Nº 503

Informe especial Las grandes preguntas de la ciencia

Nanociencia

¿Cuáles son los límites de la manipulación de la naturaleza?

Al internarse en el mundo cuántico, los científicos aspiran a obtener un mayor control sobre la materia y la energía.

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En un laboratorio en penumbra, Matt Trusheim acciona un interruptor y un intenso láser verde ilumina un diminuto diamante situado bajo el objetivo de un microscopio. Una imagen aparece en la pantalla de un ordenador: una difusa nube verde salpicada de puntos brillantes, que corresponden a centros de color en el cristal, defectos minúsculos en los que un solo átomo de estaño sustituye a dos de carbono, con lo que la luz que lo atraviesa pasa de un tono de verde a otro.

Más tarde, el diamante se enfriará a la temperatura del helio líquido. Los investigadores del Laboratorio de Fotónica Cuántica, dirigidos por el físico Dirk Englund, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), creen que, si controlan la estructura cristalina del diamante átomo por átomo, lo enfrían a temperaturas próximas al cero absoluto y aplican un campo magnético, podrán seleccionar las propiedades cuánticas de fotones y electrones con tal precisión que serán capaces de transmitir mensajes cifrados de tal manera que resulten imposibles de desencriptar.

Trusheim, investigador posdoctoral del laboratorio, es uno de los muchos científicos que intentan averiguar qué átomos incrustados en qué cristales y en qué condiciones les brindarán ese tipo de control. Expertos de todo el mundo están intentando dominar la naturaleza a nivel atómico y subatómico, hasta llegar al de los electrones o incluso de fracciones de electrones. Su propósito es descubrir los mecanismos que regulan las propiedades fundamentales de la materia y la energía, y controlarlas para crear ordenadores cuánticos o superconductores que funcionen a temperatura ambiente.

Ese intento se enfrenta a dos desafíos. Desde un punto de vista técnico, la dificultad es extrema. Algunos cristales, por ejemplo, deben producirse con una pureza del 99,99999999 por ciento en cámaras en las que se alcance un vacío mayor que el que reina en el espacio exterior. Y, desde un punto de vista fundamental, la clase de efectos cuánticos que los investigadores desean controlar —como el hecho de que una partícula pueda encontrarse en dos estados a la vez, como el gato de Schrödinger— solo se dan en electrones individuales; en nuestro mundo macroscópico, esa magia se desvanece. Así pues, quienes intentan manipular la materia a las escalas más pequeñas se enfrentan al reto de tensar al máximo los límites que imponen las leyes físicas fundamentales. El éxito que tengan determinará nuestras capacidades científicas y tecnológicas durante las próximas décadas.

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