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Materiales cuánticos: ¿qué papel jugarán en la tecnología del porvenir?

Según investigadores, el potencial cuántico ayudaría al desarrollo tecnológico

Curiosidades 12 de junio de 2022
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Investigadores del Instituto Tecnológico de California (Caltech) trabajan en nuevas propuestas sobre los materiales cuánticos y su aplicación en la tecnología del futuro. Nai-Chang Yeh, profesor de física y codirector del Instituto de Nanociencia Kavli de Caltech, realiza investigaciones en materiales con propiedades cuánticas como superconductores, grafeno, materiales topológicos y materiales atómicamente delgados.

De manera conjunta, Yeh y su equipo trabajan también para el desarrollo de la tecnología capaz de permitir no solo la observación de estos, sino su fabricación. Sin embargo pese a estos inconvenientes, Yeh y su equipo aseguran que la promesa de los materiales cuánticos y sus aplicaciones es el comportamiento que rige a la mecánica cuántica.

Dicho esto, los materiales cuánticos poseen un comportamiento diferente a sus predecesores y esto se debe a la interacción atómica existente entre ellos, lo cual provoca requerimientos especiales para su uso. Para ejemplificar esto, la tecnología basada en semiconductores requiere una constante disminución del tamaño de los componentes y dispositivos nanoelectrónicos.

Los problemas relacionados con la conductancia cuántica, la capacitancia cuántica, las fluctuaciones cuánticas y el aumento de la disipación de calor, son algunos de los inconvenientes que enfrenta dicha tecnología. Pese a esto último, Yeh y su equipo buscan soluciones para tales escenarios.

Otro ejemplo del funcionamiento de los materiales cuánticos es el par de cobre, el cual centra su importancia en un par de electrones fuertemente enlazados. Este enlace da lugar a un fenómeno denominado superconductividad, que actualmente se utiliza para generar y optimizar los campos magnéticos elevados en los dispositivos de resonancia magnética.

Igualmente, los superconductores utilizados en las computadores cuánticas representarían un gran avance. Al funcionar a muy bajas temperaturas, dificultan la escalabilidad de la tecnología y de lograr vencer esta barrera, se lograría una comercialización de la tecnología y un mejor manejo de ella.

Mejorar estos inconvenientes de la tecnología cuántica significaría el desarrollo de mejores dispositivos electrónicos, más rápidos, más inteligentes y más pequeños. Al desarrollar esto, existen nuevas propuestas de evolución tecnológica como sensores fotónicos y otros instrumentos en productos de consumo, medicina o incluso seguridad nacional. Este avance también tendría la capacidad de producir cambios en el medio ambiente, ya que tal avance tecnológico optimizaría el uso de la energía para volverla amigable con el ambiente.

Cabe destacar que las propiedades originadas de los materiales cuánticos tienen lugar en fenómenos como el confinamiento de electrones y el comportamiento de cuasipartículas. Esta nueva rama de la ciencia permitiría no solo mejorar la tecnología actual, también podría generar soluciones innovadoras en problemáticas actuales.

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