Nanomáquinas con efectos cuánticos

Puede ser una “fantasía,” admite a Keith Schwab de la universidad de Cornell en Ithaca, N.Y., uno de los investigadores.

La investigación está en la mecánica quántica, el reino de las particulas submicroscópicas. Allí, las cosas se comportan con indiferencia total de nuestro sentido común.   

A esta escala, algo puede estar en dos lugares al mismo tiempo, ser al mismo tiempo ondas y partículas; adquirir algunas características solamente en el momento en que se miden; y de actuar en sincronia con otra particula, aunque esten lejos, sin una manera evidente de comunicarse.   

Aunque estos bloques minúsculos de nuestro universo hacen esto, las cosas relativamente enormes que vemos a diario no lo hacen. El comportamiento al azar se diluye cuanto más grande una cosa llega a ser. Esto es porque cuando las particulas cuánticas se combinan para hacer objetos ordinarios, las reglas que gobiernan el comportamiento de cada componente agrega nuevas reglas al producto.

Cuantos mas grandes son, las leyes de comportamiento se parecen cada vez mas a nuestra realidad familiar.  

¿Pero cuan pequeño debe ser puede algo para comportarse según la fisica cuantica? Es lo que Schwab y sus colegas decidieron descubrir.

La linea gris plata que va de arriba a la derecha a abajo a la izquierda, es el 'resonador namomecanico'. Un aparato sub microscopico puede ha- cerla vibrar como una cuerda de  una guitarra. La imagen fue tomada con un micros- copio electronico de barrido,  y coloreada.   (Cour­te­sy Cor­nell Uni­ver­si­ty)

El objeto era una astilla del aluminio y un tipo de de cerámica, fijo en ambos extremos pero libre para vibrar como una cuerda de una guitarra. Para medir sus movimientos, los científicos fijados próximos un detector minúsculo llamado 'Transistor superconductor de un solo electron'.   

Encontraron que los movimientos al azar de las partículas cargadas (electrones) en el detector emanaban fuerzas que afectaron la astilla metálica. Cuando el detector fue puesto para la sensibilidad máxima, estas fuerzas retrasaron las vibraciones de la astilla, enfriandola consecuentemente.

Un objeto cuanto mas vibra, se encuentra a mas temperatura, y viceversa. A escala normal, el objeto se tendria que haber calentado.

Este efecto, dijo Schwab, es un fenómeno básicamente mecanico cuántico llamado 'back action', en la cual el acto de observar algo realmente le da un 'empujon'.    

Con este mecanismo hicieron mediciones. Normalmente, tal movimiento no enfriaria al objeto. Pero el movimiento puede ser por ejemplo opuesto a los movimientos en curso y retardarlos, frenandolos. Este es un fenomeno puramente cuantico.

Si el back action funciona en un objeto tan grande como la astilla, Schwab razonó, quizá también pueden ser verdad las otras reglas mecanico-cuanticas. Particularmente intrigante, él dijo, es el principio de la superposición, que sostiene que una partícula puede estar en dos lugares al mismo tiempo.