Por primera vez la geometría de un electrón ha sido mapeada

1

Aunque son representados comúnmente como esferas, por lo que sabemos, los electrones en realidad no tienen una «forma» en sí, sino que son partículas puntuales o se comportan como una onda, que cambia de forma en función de su energía.

Ahora, por primera vez, científicos han revelado el mapeo de un solo electrón en un átomo artificial para lo que utilizaron un método recientemente desarrollado que les permite mostrar la probabilidad de que un electrón esté presente en un espacio. Esto permite un mejor control de los espines de electrones, que podrían ser de mucha utilidad en las futuras computadoras cuánticas.

El espín de un electrón es un candidato prometedor para su uso como la unidad de información más pequeña (qubit) de una computadora cuántica. Controlar y cambiar este espín o acoplarlo con otros espines es un desafío en el que trabajan numerosos grupos de investigación de todo el mundo. La estabilidad de un solo espín y el enredo de varios espín depende, entre otras cosas, de la geometría de los electrones, que anteriormente había sido imposible de determinar experimentalmente, hasta ahora.

Científicos en los equipos encabezados por los profesores Dominik Zumbühl y Daniel Loss del Departamento de Física y el Instituto Suizo de Nanociencia de la Universidad de Basilea han desarrollado un método mediante el cual pueden determinar espacialmente la geometría de los electrones en puntos cuánticos.

Un punto cuántico es una trampa potencial que permite limitar los electrones libres en un área que es aproximadamente 1000 veces más grande que un átomo natural. Debido a que los electrones atrapados se comportan de manera similar a los electrones unidos a un átomo, los puntos cuánticos también se conocen como «átomos artificiales».

El electrón se mantiene en el punto cuántico por campos eléctricos. Sin embargo, se mueve dentro del espacio y, con diferentes probabilidades correspondientes a una función de onda, permanece en ubicaciones específicas dentro de su confinamiento.

Mediante mediciones espectroscópicas se determinan los niveles de energía en el punto cuántico y se estudia el comportamiento de estos niveles en campos magnéticos de intensidad y orientación variables. Sobre la base de su modelo teórico, es posible determinar la densidad de probabilidad del electrón y, por lo tanto, su función de onda con una precisión en la escala sub-nanométrica.

«En pocas palabras, podemos usar este método para mostrar cómo se ve un electrón por primera vez», explica Loss.

Los investigadores, que trabajan en estrecha colaboración con colegas en Japón, Eslovaquia y los EE. UU., Obtienen así una mejor comprensión de la correlación entre la geometría de los electrones y el espín del electrón, que debería ser estable durante el mayor tiempo posible y rápidamente intercambiable para su uso como un qubit

«No solo podemos mapear la forma y la orientación del electrón, sino también controlar la función de onda de acuerdo con la configuración de los campos eléctricos aplicados. Esto nos da la oportunidad de optimizar el control de los espines de una manera muy específica». dice Zumbühl.

Con la ayuda del método desarrollado, numerosos estudios anteriores se pueden comprender mejor y el rendimiento de los qubits de espín se puede optimizar aún más en el futuro.

Los experimentos se publicaron en Physical Review Letters y la teoría relacionada en Physical Review B.

Fuente: Science Alert.

Compartir.

Acerca del Autor

Yo soy Robotitus, el administrador de esta página. Si gustas puedes llamarme Titus.

1 comentario

Deja un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.

A %d blogueros les gusta esto: