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Un refrigerador tan frío que convierte los átomos en sus estados cuánticos

Un refrigerador tan frío que convierte los átomos en sus estados cuánticos

El profesor de Física en la Universidad de Rochester, Andrew Jordan y su equipo han concebido un refrigerador que podría enfriar los átomos por debajo de los 459 grados Fahrenheit. Eso es frío, muy frío.

Si no fuera para el almacenamiento de alimentos, ¿para qué podría usarse un refrigerador?

Este frigorífico específico, basado en la propiedad de la superconductividad, facilitaría y mejoraría el rendimiento de sensores cuánticos o circuitos para ordenadores cuánticos ultrarrápidos.

Desglosémoslo primero.

¿Qué es la superconductividad y para qué sirve?

La conductividad es qué tan bien un material conduce la electricidad. Los materiales de alta conductividad son aquellos que permiten que la corriente eléctrica fluya a través de ellos; por ejemplo, metales. Sin embargo, incluso los buenos conductores, como los metales, aún encuentran resistencia debido a la fricción.

Un superconductor, por otro lado, es cuando un material conduce electricidad sin encontrar ninguna resistencia, por lo tanto, sin perder energía.

Los investigadores creen que todos los metales se convierten en superconductores si sus temperaturas pueden reducirse lo suficiente. La parte complicada es conocer la "temperatura crítica" exacta de cada metal, ya que todos son diferentes.

"Cuando alcanzas esta temperatura mágica, y no es algo gradual, es algo abrupto, de repente la resistencia cae como una roca a cero y se produce una transición de fase", dice Jordan. "Hasta donde yo sé, no se ha hecho un frigorífico superconductor práctico".

¿Cuál es la diferencia entre una nevera cuántica superconductora y las de nuestras cocinas?

El refrigerador cuántico superconductor utiliza los principios de la superconductividad para crear un ambiente ultrafrío. Este ambiente frío se utiliza luego para generar los efectos cuánticos deseados y requeridos para mejorar las tecnologías cuánticas.

A diferencia de nuestros frigoríficos de cocina, este frigorífico cuántico superconductor crearía un entorno en el que los investigadores podrían cambiar los materiales a un estado superconductor, por ejemplo, cambiar un material a gas o líquido.

Si bien los refrigeradores cuánticos superconductores no serían para usar en la cocina de una persona, los principios operativos son bastante similares a los refrigeradores tradicionales, dice Jordan.

"Lo que el refrigerador de su cocina tiene en común con nuestros refrigeradores superconductores es que utiliza una transición de fase para obtener una potencia de enfriamiento".

Similar a un refrigerador cuántico superconductor, un refrigerador convencional funciona eliminando el calor, no enfriando el contenido. Mueve un fluido, el refrigerante, entre los depósitos fríos y calientes, y lo cambia de líquido a gas.

La principal diferencia entre los dos refrigeradores es que, el refrigerante de un refrigerador superconductor no cambia de un estado líquido a un gas, sus electrones cambian del estado superconductor emparejado a un estado normal no emparejado.

Si no almacena leche y verduras, ¿qué colocarán los investigadores dentro de la nevera superconductora?

En lugar de almacenar alimentos, el refrigerador cuántico superconductor podría usarse para almacenar qubits, las unidades básicas de las computadoras cuánticas. También podrían usarse para enfriar sensores cuánticos que miden la luz de manera extremadamente eficiente y se usan para estudiar estrellas y otras galaxias, y también podrían usarse para desarrollar mejores imágenes en máquinas de resonancia magnética.

"Es realmente asombroso pensar en cómo funciona esto. Básicamente, se trata de tomar energía y convertirla en calor transformador", dice Jordan.

No es lo que Jack y Jill almacenan en su refrigerador, pero potencialmente muy útil para el avance de la ciencia.


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