Un equipo de físicos en Austria ha convertido ondas magnéticas fugaces en portadores duraderos de información cuántica, acercando significativamente la posibilidad de computadoras cuánticas del tamaño de una moneda. Los investigadores extendieron la vida útil de estas ondas, llamadas magnones, de unos cientos de nanosegundos a 18 microsegundos, una mejora de casi 100 veces.
El problema de los magnones que frenaba la computación cuántica
Los magnones son pequeñas ondas de magnetización que se mueven a través de sólidos magnéticos, similares a las ondas que se expanden en un estanque. A diferencia de los fotones, que viajan por el espacio vacío o fibras ópticas, los magnones permanecen dentro de materiales magnéticos. Sus longitudes de onda pueden reducirse a solo unos pocos nanómetros, lo que significa que los circuitos construidos con ellos podrían caber en chips no más grandes que los que ya se encuentran en los teléfonos inteligentes.
Durante años, el mayor obstáculo fue su vida útil extremadamente corta. Los magnones sobrevivían solo unos cientos de nanosegundos, desapareciendo demasiado rápido para almacenar o transferir información cuántica de manera confiable. El nuevo estudio, liderado por Andrii Chumak en la Universidad de Viena y publicado en Science Advances, cambia esa imagen por completo.
Cómo los investigadores hicieron que los magnones duraran casi 100 veces más
El avance surgió de combinar dos técnicas. Primero, en lugar de usar magnones uniformes convencionales, el equipo generó magnones de longitud de onda corta. Estos son naturalmente menos sensibles a pequeños defectos en la superficie del cristal, que habían acortado la vida útil de los magnones en experimentos anteriores. Segundo, los investigadores refinaron el material mismo.
Descubrieron que la principal limitación en la vida útil del magnón no es una ley fundamental de la física, sino la pureza del material por el que viajan los magnones. Esto significa que futuras mejoras podrían venir de una mejor fabricación, no de descubrimientos completamente nuevos.
Con vidas útiles que ahora alcanzan los 18 microsegundos, los magnones se acercan a las escalas de tiempo necesarias para tecnologías cuánticas prácticas. Su rendimiento ahora se compara con los qubits superconductores utilizados en los procesadores cuánticos más avanzados de hoy. Los magnones también interactúan naturalmente con otras cuasipartículas fundamentales, incluidos fonones y fotones, lo que los convierte en bloques de construcción atractivos para sistemas cuánticos híbridos y metrología cuántica.
El avance podría eventualmente ayudar a crear computadoras cuánticas ultracompactas, potencialmente tan pequeñas como una moneda de 1 céntimo. Para los investigadores locales y la comunidad física en general en Austria, el hallazgo replantea el desafío: el camino hacia computadoras cuánticas más pequeñas ahora depende más de la ingeniería de materiales que de reescribir las reglas de la física.
