Un novedoso aporte al campo de la física cuántica logró un equipo de investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura (FaCENA) de la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE), al conseguir que un artículo científico sea publicado en la prestigiosa revista estadounidense Physical Review Letters.
El trabajo-publicado el pasado 7 de febrero de 2025- titulado “Control cuántico eléctrico no resonante de espines individuales en superficies”, representa un avance significativo en el control de partículas a nivel atómico.
En 2015, investigadores de IBM, lograron por primera vez realizar resonancia de spin electrónica en un solo átomo aislado. La Resonancia de Espín Electrónico (ESR, por sus siglas en inglés) utilizando un microscopio de efecto túnel (STM) es una técnica que permite detectar y manipular estados de espín individuales. En esta clase de experimentos, una corriente de túnel modulada por una excitación de radiofrecuencia induce transiciones entre los estados de espín de un átomo depositado en una superficie (aislado mediante una delgada capa de óxido).
La resonancia ocurre cuando la frecuencia de la excitación coincide con la separación entre niveles de energía entre estados con spin diferente (determinada, entre otras cosas, por interacciones como el campo magnético externo y anisotropías de la superficie). Esta técnica combina la resolución espacial del STM con la sensibilidad espectroscópica de ESR, y ha abierto nuevas posibilidades para el control cuántico de sistemas individuales.
Los investigadores de la FaCENA y del IMIT (UNNE-CONICET) proponen un nuevo método para manipular con precisión el comportamiento de átomos individuales en superficies, utilizando estas técnicas avanzadas de microscopía.
La propuesta de los autores del trabajo consiste en implementar técnicas de control, usualmente empleadas para controlar la corriente en nanocircuitos superconductores, en estos sistemas atómicos.
Los nanodispositivos superconductores son los empleados para construir la mayoría de las computadoras cuánticas existentes en el presente y la técnica, conocida como interferencia de Landau-Zenner-Stückelberg-Majorna, permite controlar estados en forma rápida sin necesidad de realizar una sintonía fina de la frecuencia. En este trabajo teórico, los autores lograron demostrar que es posible implementar este tipo de protocolos en átomos aislados utilizando un microscopio de efecto túnel.
El equipo de investigación está conformado por los doctores Alejandro Ferrón y Sergio Santiago Gómez, junto al becario Santiago Rodríguez –próximo a defender su Tesis Doctoral- y el investigador del International Iberian Nanotechnology Laboratory (Braga, Portugal), Joaquín Fernández-Rossier.
La investigación cobra especial relevancia en 2025, declarado como el Año Internacional de las Ciencias y Tecnologías Cuánticas (IYQ2025). Los científicos de la UNNE han desarrollado una forma nueva y creativa para controlar el comportamiento de átomos depositados sobre una superficie especialmente preparada, utilizando campos eléctricos de una manera más eficiente que los métodos tradicionales.
La publicación en Physical Review Letters, una de las revistas más respetadas en el campo de la física desde su fundación en 1893 y que tiene como editores responsables a la Asociación Estadounidense de Física (APS), representa un logro para la institución. Este reconocimiento internacional confirma la calidad de la investigación realizada en la UNNE y su contribución al avance de la cuántica.
Los resultados de esta investigación podrían tener importantes aplicaciones en el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas.