Un grupo de investigadores del MIT ha desarrollado sensores cuánticos que pueden medir múltiples propiedades físicas simultáneamente. Estos dispositivos representan un avance significativo hacia la aplicación práctica del sensado cuántico, con potenciales usos en la biomedicina y la caracterización de materiales.
Los sensores cuánticos sólidos, que operan a temperatura ambiente, son particularmente prometedores. Sin embargo, los sensores actuales solo pueden medir una única cantidad física a la vez, como el campo magnético o la temperatura. Esto limita su eficacia, ya que las señales se confunden al intentar medir más de una propiedad simultáneamente.
Innovación en sensores cuánticos
El equipo del MIT ha encontrado una forma de medir varias cantidades físicas al mismo tiempo al aprovechar el entrelazamiento cuántico. En su estudio, publicaron una metodología que permite medir la amplitud, frecuencia y fase de un campo de microondas en una sola medición, superando así las limitaciones de los sensores tradicionales.
Los investigadores sugieren que esta técnica podría enriquecer nuestro entendimiento sobre el comportamiento de átomos y electrones en materiales y sistemas vivos, como las células cancerosas. Según Takuya Isogawa, coautor del estudio, “la estimación multiparamétrica cuántica ha sido mayormente teórica hasta ahora”.
Aplicaciones prácticas y futuras investigaciones
El uso de centros de vacío de nitrógeno en diamantes para estos sensores es clave, ya que estos defectos permiten lecturas altamente precisas de los estados de spin, sensibles a campos magnéticos y temperaturas. Sin embargo, medir múltiples efectos simultáneamente sigue siendo un desafío, algo que el nuevo enfoque busca resolver.
Para realizar sus experimentos, los investigadores utilizaron un diamante de 5 milímetros cuadrados y emplearon un láser para estudiar su fluorescencia. La entanglement de los qubits permitió medir tres cantidades simultáneamente, aportando una nueva dimensión al sensado cuántico.
Esta técnica no solo es útil para medir campos magnéticos, sino que también tiene aplicaciones en la medición de campos eléctricos, temperatura y presión. Los investigadores planean seguir desarrollando esta tecnología para aumentar la precisión de las mediciones y explorar su aplicación en materiales heterogéneos.
El trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., la Fundación Nacional de Investigación de Corea y el Consejo de Subvenciones de Investigación de Hong Kong.
