Investigación de colombiano en el MIT gana premio Alejandro Ángel Escobar 2022

La mecánica cuántica condujo al desarrollo del transistor, revolucionando la electrónica y volviéndose omnipresente en los dispositivos de la vida cotidiana, como computadoras, teléfonos, dispositivos médicos, industria de la comunicación, entre muchos otros.

Una rama de la física que promete seguir revolucionando la tecnología en los próximos años con aplicaciones como la computadora cuántica, o los relojes atómicos ultra precisos.

Una investigación enfocada precisamente en el desarrollo de este tipo de dispositivos, liderada por Edwin Pedrozo Investigador en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), ganó el premio de la Fundación Alejandro Ángel Escobar 2022 en Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

La investigación, titulada Buscando nueva física con relojes atómicos ópticos mejorados por entrelazamiento cuántico, resultado del trabajo que realiza el laboratorio donde trabaja Pedrozo, donde han generado el entrelazamiento entre cientos de átomos usando luz dentro de un resonador óptico, con el fin de tratar de superar una limitante que por ahora impide que estos dispositivos alcance una mayor precisión.

"Cuando los átomos se entrelazan es como si cada átomo conociera el estado de todos los demás, y esta información o comunicación entre ellos se lleva a cabo a través de los fotones (partículas de luz). En otras palabras, los fotones son los encargados de transmitir esta información, dejando a los átomos en un estado entrelazado", explica ex investigador.

Añade que esto es necesario porque "cuando los átomos están en un estado entrelazado, conocer el estado de un átomo permite tener conocimiento del estado del resto, lo que mejora la información sobre todo el conjunto y por lo tanto mejorando la precisión en el proceso de medición. De esta manera, podemos superar el Límite Cuántico Estándar", lo que ha representado para los científicos un desafío en las últimas décadas.

"En nuestro sistema experimental, atrapamos cientos de átomos utilizando un potencial de captura creado por la luz laser, llamado red óptica. Estos átomos se colocan dentro de un resonador óptico de alta calidad, un dispositivo compuesto por dos espejos. A diferencia de los fotones que no podemos controlar en el espacio, en el resonador óptico, los fotones pueden quedar "atrapados" y pueden rebotar entre los dos espejos millones de veces antes de escapar del resonador. Esto aumenta la interacción entre los átomos y los fotones, lo que facilita la creación del entrelazamiento cuántico entre los átomos", explica Pedrozo.

Según señala en su investigación, con los átomos entrelazados pudieron medir la frecuencia con una precisión que va más allá del Límite Cuántico Estándar, superando esta limitación por primera vez en un reloj atómico óptico. Este avance aumenta la precisión de los relojes ópticos y el ancho de banda, que es la capacidad de medir perturbaciones que presentan una frecuencia de oscilación más alta que los relojes atómicos actuales.

"La implementación de nuestro nuevo protocolo cuántico en relojes atómicos de última generación usando átomos entrelazados cuánticamente tendrá un impacto en la medición del tiempo, ayudará a descifrar señales débiles en el universo, como la materia oscura y las ondas gravitacionales", asegura.

De acuerdo con el investigador, con relojes atómicos ópticos mejorados por entrelazamiento cuántico, estaremos equipados para explorar cuestiones científicas importantes como ¿cuáles son los efectos de la gravedad en el paso del tiempo? ¿El tiempo cambia en si mismo a medida que el universo envejece o evoluciona? 

REDACCIÓN CIENCIA