TUK aporta experiencia en física

Elke Neu Ruffing

El comportamiento de enjambre, como el que conocemos en aves y peces, sirve de inspiración para los investigadores en un proyecto recientemente aprobado por la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). El objetivo del área de investigación especial Transregio (TRR-SFB) "Cooperatividad cuántica de la luz y la materia", financiado con 11 millones de euros, es entender y aprovechar el comportamiento cooperativo en el mundo cuántico, para finalmente mejorar, por ejemplo, el rendimiento o la sensibilidad de los sensores. En el SFB, varias universidades se conectan a nivel regional. La profesora joven Elke Neu-Ruffing de la TU Kaiserslautern (TUK), participa con su grupo de trabajo en un subproyecto.

La Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Nürnberg (FAU) forma, en función de liderazgo, junto con la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) y la Universidad de Saarland, el equipo central en el nuevo TRR-SFB "QuCoLiMa". Los investigadores estudian el comportamiento colectivo en el mundo cuántico. Como base, utilizan el fenómeno conocido en el reino animal del comportamiento en enjambre, es decir, que la colaboración genera efectos que van más allá de la suma de las contribuciones individuales. El objeto de estudio son las interacciones en la interfaz de la óptica cuántica y la materia condensada. Los científicos quieren, en el marco del TRR-SFB, descubrir si y cómo surge el comportamiento cooperativo en el mundo cuántico y cómo se puede controlar. Los conocimientos se aplicarán, entre otras cosas, en tecnologías de comunicación a prueba de escuchas, sensores de alto rendimiento y ordenadores.

“Ponemos en un sistema cerrado, un resonador de carburo de silicio, un pequeño número de partículas similares a átomos”, explica Neu-Ruffing. “La luz que emiten las partículas se refleja continuamente hacia ellas, lo que finalmente conduce a que la emisión de luz ocurra de manera sincronizada. De esta forma, las partículas forman junto con la luz un sistema colectivo. Aunque ya existían estudios sobre sistemas cuánticos colectivos, nunca en este nuevo sistema de materiales. Con nuestro enfoque, podemos entender mucho mejor cómo se generan estos efectos y construir sobre ello.”

Mientras la física de Kaiserslautern trabaja con luz, la FAU investiga paralelamente el comportamiento colectivo de partículas en relación con vibraciones mecánicas. La Universidad Johannes Kepler de Linz proporciona la base teórica y calcula los efectos de la luz y la vibración en los sistemas cerrados o resonadores.

Un papel importante lo juega el carburo de silicio como “material de construcción” para los resonadores y para crear sistemas similares a átomos. “Utilizamos esta sustancia química como plataforma para acercar nuestros sistemas a la tecnología existente. El carburo de silicio ya tiene una amplia aplicación en la electrónica de potencia en forma de componentes semiconductores”, explica Neu-Ruffing. “La visión futura es que nuestros conocimientos permitan conectar las tecnologías cuánticas con las tecnologías clásicas.”

En cuanto a posibles aplicaciones futuras, Neu-Ruffing menciona los sensores cuánticos como ejemplo: “Cuando un sensor se comporta de manera cuántica, es mucho más sensible a los impulsos entrantes de su entorno”, explica la física. “Se pueden medir señales difusas, como el ruido, de manera mucho más precisa”. La investigación conjunta sobre sistemas cuánticos colectivos en el área de investigación especial Transregio QuCoLiMa pretende abrir camino para liberar ese potencial, por ejemplo, en la detección y en avances en la tecnología de la información y la comunicación.

Preguntas respondidas por:
Prof. Elke Neu-Ruffing
Tel.: 0631 205-5788
Correo electrónico: nruffing@rhrk.uni-kl.de