Existe un CERN de un milímetro de diámetro y se halla en el lugar más aburrido del mundo

A temperatura normal, podemos encontrar átomos en estado sólido, líquido o gaseoso, pero si logramos reducir la temperatura de la materia hasta los -273ºC ésta empieza a comportarse de forma inusual, dado que adquiere propiedades cuánticas, por ejemplo la superconductividad. A ese estado se le conoce como condensado de Bosé-Einstein y tiene el potencial de ser clave en el desarrollo de la computación cuántica y, en general, de la ciencia y la tecnología del futuro.

Pero antes tenemos que aprender a manipular estos condensados, y ahora estamos más cerca gracias a Hèctor Mas, un investigador español que trabaja en Heraklion, la capital de la isla griega de Creta, sitio que él denomina "el lugar más aburrido de la historia". Mas trabaja en el grupo que ha logrado crear un mini-acelerador de condensados de Bose-Einstein, donde son capaces de ponerlo a velocidades hipersónicas (en concreto, 16 veces la velocidad del sonido) en una guía de un milímetro de diámetro.

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Antonio Villarreal

"Este trabajo es un avance porque demostramos que es posible", explica a Teknautas Mas, enrolado en el Grupo de Ondas de la Materia del Instituto de Estructura Electrónica y Láseres (IESL) cretense. En primer lugar, el trabajo que ahora aparece en 'Nature' es un avance sustancial para la atomtrónica, disciplina que consiste básicamente en imitar la electrónica —fabricar transistores o diodos— pero reduciéndola al tamaño de un átomo.

"En atomtrónica esto es importante porque muchos circuitos son incapaces de manipular un estado cuántico sin destrozarlo en unos pocos milisegundos", dice Mas. "Aquí, llevamos un condensado de Bose a 'velocidades hipersónicas' y sigue siendo un condensado de Bose 15 centímetros y 4 segundos después".

Producir condensados no es algo sencillo, aunque está bastante extendido. En España sólo se producen en el Instituto de Ciencias Fotónicas de Castelldefels. Es necesaria una cámara de vacío ultra-alto, varios láseres muy estables, un sistema de control con precisión de cientos de nano segundos, electrónica variada y, sobre todo, "gente con mucha paciencia", dice Mas. "En este caso, hemos trabajado en esto sobre todo Saurabh Pandey, el primer autor, mi supervisor Wolf von Klitzing y yo, más o menos desde 2014".

¿Para qué sirve todo esto?

La tecnología derivada de la atomtrónica permite construir pequeños dispositivos cuánticos para medir fuerzas y rotaciones minúsculas. Por ejemplo, los interferómetros que sirvieron para detectar las ondas gravitacionales o permitir tomar la foto de un agujero negro van en este sentido, aunque éstos están basados en el láser. Cuando trasladamos esta tecnología al nivel de los átomos, la sensibilidad a la hora de medir la rotación o aceleración de un cuerpo es 10 billones de veces superior.

En unos años, también habrá nuevos dispositivos que se empleen para medir con una precisión nunca vista el nivel del agua en los océanos, para explorar los desiertos en busca de minerales, para crear sistemas de navegación sin GPS o incluso como simuladores cuánticos portátiles.

Pero también mejorarán, como hace el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, nuestra concepción de la física y del universo. Esta es de hecho una de las aplicaciones más cercanas de este CERN en miniatura. "En cuanto a aplicaciones hay diversas opciones", detalla Mas. "Una es el estudio de colisiones entre átomos ultra-fríos, una especie de Mini-CERN".

En este caso, no son los primeros en diseñar algo así, pero el grupo cretense cree que su acelerador milimétrico es capaz de alcanzar velocidades más altas y controlar mejor el momento angular o la trayectoria. "Otra aplicación es el desarrollo de interferómetros en guías atómicas", dice el investigador, "y en el 'paper' también hablamos de otras aplicaciones con menos 'glamour', pero que pueden funcionar", tales como la navegación inercial o el mapeo por gravedad.