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Un equipo internacional, con la participación del Centro de Física de Materiales de San Sebastián, ha analizado los últimos avances en física cuántica de sistemas multipartículas en una dimensión, un campo de gran interés para la miniaturización de la electrónica. Los resultados se acaban de publicar en la revista Reviews of Modern Physics de la American Physical Society.
Las partículas cuánticas que se mueven en una sola dimensión se comportan colectivamente como lo harían los coches atrapados en un atasco. Una partícula avanza si el resto también lo hace. Comprender la física de estos ‘atascos cuánticos’, que puede ayudar a desarrollar una electrónica más pequeña y potente en el futuro, es el ámbito en el que se enmarca la investigación en la que ha participado Miguel A. Cazalilla, científico del Centro de Física de Materiales (CFM, centro mixto CSIC-UPV/EHU) y del Donostia International Physics Center (DIPC).
Junto a otros cuatro autores de diversas instituciones de Europa y EE UU, Cazalilla ha publicado una revisión sobre "Bosones en una dimensión: de la materia condensada a los átomos ultrafríos" en la revista Reviews of Modern Physics de la American Physical Society. En el artículo se ofrece una visión actual del progreso en el campo de la física cuántica de sistemas multipartículas en una dimensión.
Comprender las propiedades de la materia confinada en estrechos canales comienza a ser más y más necesario a medida que la industria de la electrónica está llevando a límites insospechados de miniaturización el tamaño de los microchips. En el futuro, las propiedades de los aparatos electrónicos, así como de los cables que los conecten, estarán fuertemente condicionados por efectos cuánticos.
Los bosones hacen cola
El área de la física cuántica de sistemas multipartículas en una dimensión ha evolucionado de ser un área puramente de teoría especulativa a estar basada en la evidencia experimental, y todo ello gracias a las nuevas capacidades que tenemos para manipular la materia a escala nanométrica.
Cuando se fuerza a la materia a moverse prácticamente a lo largo de una sola línea, aparecen nuevos tipos de fenómenos colectivos. Las partículas cuánticas se comportan de forma parecida a los coches atrapados en un atasco o como si estuvieran haciendo cola para recoger las entradas para una película. En ambos casos, para moverse (avanzar o retroceder) es necesario el consenso de todas ellas, de forma que las partículas cuánticas como los bosones también hacen cola.
El trabajo de Cazalilla está basado principalmente en la teoría cuántica de campos, una herramienta que se ha utilizado con éxito para describir el mundo a muy altas energías (como las encontradas en aceleradores de partículas como el LHC), y también para describir las propiedades de muchas posibles fases de materia forzada a moverse en dimensiones muy acotadas.
La revista Reviews of Modern Physics de la American Physical Society se encuentra en el cuarto puesto del Journal Citation Report 2010 Science Edition, con un factor de impacto 1,5 veces superior al de Nature.
Investigadores de cuatro universidades españolas han demostrado que los procesos de enfriamiento y calentamiento no siempre siguen el sentido común: en dos sistemas idénticos se puede llegar a enfriar antes el más caliente, e incluso hacer que se enfríe más rápido con un golpe de calor. Entre los posibles campos de aplicación del hallazgo figura la computación cuántica.
Investigadores del instituto ICFO y otros centros internacionales han logrado, por primera vez, la llamada polarización de valles en un material grueso centrosimétrico. Este avance tan específico podría ayudar en el procesamiento de información y la computación cuántica.
