Batería cuántica

Tenemos que reconocer que, cada vez con mayor intensidad, se impone la descripción cuántica como subsuelo de la realidad que vivimos. Los humanos apreciamos una especie de «integración» que tiene lugar a nivel macroscópico en el que nos desenvolvemos, que nos hace ver un mundo, donde causa y efecto es la regla indiscutible que parece manejarlo. No ocurre así a nivel microscópico, como se evidencia, aunque pueda parecer que nuestra percepción es la definitiva. El positivismo filosófico, fruto de esa descripción macroscópica, hace descansar la realidad en lo que los sentidos nos facilitan. Pero no hay mas que observar la experiencia de una pajita para sorber líquido,que al sumergirla en el vaso, nos da la impresión de romperse o, al menos doblarse, en el interior del líquido, cuando sabemos que la vista «nos está engañando». El mecanismo para colectivizar lo que acontece a nivel microscópico se maneja teóricamente de forma aproximada; es un mundo fascinante que no impide la maravilla del acontecer cuántico que subyace a todos los niveles de descripción física.

El reto de construir instrumentos cuánticos que operen a nivel macroscópico se viene acometiendo desde los años veinte del siglo pasado, con mayor o menor fortuna. Ahora nos vamos acercando cada vez mas a aplicaciones de carácter sustancial. Recientemente,se ha propuesto una batería cuántica, hasta la fecha solo una conjetura. Los ordenadores cuánticos la precisan. Genera una diferencia de fase persistente entre dos puntos de un circuito de corriente superconductor. Es el análogo cuántico de una batería convencional que establece una diferencia de potencial entre dos puntos, a partir de una reacción química, para establecer una corriente eléctrica. La propuesta es de un grupo de investigadores españoles del centro Mixto de física de Materiales del País Vasco e italianos de la empresa Nacional de nanociencia y Nanotecnología de Pisa. Un nanohilo de un semiconductor, arseniuro de indio, conectado a superconductores de aluminio. La unión de ellos, es la denominada unión de Josephson que permite el paso de corriente sin fricciones a su través. Para que tenga lugar este flujo de corriente debe haber una diferencia de fase entre las funciones de onda de los dos superconductores. En el caso de que la unión de superconductores forme parte de un circuito cerrado no puede haber diferencia de fase y no tendrá lugar flujo de corriente de ninguna clase. En los materiales superconductores, las corrientes fluyen sin necesidad de aplicar voltaje por lo que computadoras cuánticas, no requieren de una batería clásica.La denominación de supercorrienteses porque no presentan pérdidas de energía. A partir de una diferencia de fase de la función de onda se induce una supercorriente. Esto significa que un dispositivo cuántico capaz de proporcionar una diferencia de fase persistente, puede verse como una batería de fase cuántica.

El efecto Josephson es un fenómeno físico descubierto en el año 1962, que le valieron a su descubridor el Nobel compartido en 1973 en Física, que implica la aparición de una corriente eléctrica mediante efecto túnel entre dos superconductores separados. La corriente no la transportan, como es usual los electrones, sino pares de ellos, los denominados pares de Cooper. Una de las versiones del efecto Josephson puede funcionar como un convertidor perfecto voltaje-frecuencias. Los promotores conciben que la batería de fase cuántica podría aportar un componente clave para los dispositivos cuánticos, como por ejemplo un qubito, alternativamente, como sintonizador de flujos superconductores efectivos en memorias cuánticas.

La computación cuántica avanza paso a paso ofreciendo realizaciones que contribuyen a materializar un progreso muy significativo para conseguir ordenadores más rápidos y eficaces que los actuales y poder acometer cálculos de gran cantidad de datos que hoy no se pueden tratar, desde la predicción en climatología, hasta mareas y efectos devastadores para los que los modelos existentes tienen exigencias muy por encima de las capacidades de cálculo actuales. La intención, al superar las baterías clásicas, es soslayar las servidumbres, por ejemplo, la carga de las baterías convencionales, que ensombrece los logros de la tecnología de las comunicaciones. Poco a poco.

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