Los
científicos han descubierto un estado fundamentalmente nuevo de la materia: los
cristales líquidos cuánticos 3D. Éstos tienen el potencial para lograr grandes
avances en la tecnología del microchip y la computación cuántica.
Físicos
de Caltech del Institute for Quantum Information and Matter han descubierto el
primer cristal líquido cuántico 3D. Se trata de un nuevo estado de la materia
que esperan tenga aplicaciones en la computación cuántica ultrarrápida, y los
investigadores creen que este descubrimiento es sólo la «punta del iceberg».
Las
moléculas de los cristales líquidos estándar fluyen libremente como si fueran
un líquido, pero permanecen orientadas direccionalmente como un sólido. Los
cristales líquidos pueden fabricarse artificialmente, como los que se encuentran
en las pantallas de los dispositivos electrónicos, o que se encuentran en la
naturaleza, y también los que se encuentran en las membranas celulares
biológicas. Los cristales líquidos cuánticos fueron descubiertos por primera
vez en 1999; Sus moléculas se comportan muy parecidas a las de los cristales
líquidos regulares, pero sus electrones prefieren orientarse a lo largo de
ciertos ejes.
Los
electrones de los cristales líquidos cuánticos 3D exhiben diferentes
propiedades magnéticas dependiendo de la dirección que fluyen a lo largo de un
eje dado. En términos prácticos, esto significa que la electrificación de estos
materiales los convierte en imanes, o cambia la fuerza o la orientación de su
magnetismo.
Estas
imágenes muestran patrones de luz generados por un cristal a base de renio
utilizando un método láser llamado optical second-harmonic rotational
anisotropy. A la izquierda, el patrón proviene de la red atómica del cristal. A
la derecha, el cristal se ha convertido en un cristal líquido cuántico 3-D, que
muestra un cambio drástico del patrón. Crédito: Hsieh Lab / Caltech.
El
equipo de investigación espera que los cristales líquidos cuánticos 3D puedan
lograr grandes avances en el campo del diseño y la creación de chips de
computadora más eficientes ayudando a los científicos informáticos a explotar
la dirección en que los electrones giran. El descubrimiento del cristal líquido
cuántico 3D también podría ayudar a lograr construir computadoras cuánticas,
que descifrarán códigos y realizarán otros cálculos a velocidades mucho más
altas gracias a la naturaleza cuántica de las partículas.
Alcanzar
una computadora cuántica es un desafío, porque los efectos cuánticos son
delicados y transitorios. Pueden ser cambiados o destruidos simplemente a
través de sus interacciones con los ambientes circundantes. Este problema puede
ser resuelto por una técnica que requiere un material especial llamado
superconductor topológico – que es donde entran los cristales líquidos
cuánticos 3D.
«Del
mismo modo que se ha propuesto que los cristales líquidos cuánticos 2D sean
precursores de los superconductores de alta temperatura, los cristales líquidos
cuánticos 3D podrían ser los precursores de los superconductores topológicos
que hemos estado buscando», dijo el profesor (asistente de física) de Caltech
David Hsieh, Investigador principal en el nuevo estudio, en una entrevista para
un comunicado de prensa de Caltech.
«En
lugar de confiar en la serendipia para encontrar superconductores topológicos,
ahora podemos tener una ruta para crearlos racionalmente usando cristales
líquidos cuánticos 3D», dijo John Harter, autor principal del nuevo estudiopublicado en Science, en el comunicado de prensa realizado. «Eso es lo
siguiente en nuestra agenda.», agregó.