Atajos adiabáticos: lo bueno si breve…

Investigación UPV/EHU

En el mundo cuántico los procesos ‘adiabáticos’ son aquellos en los que el sistema, habitualmente un átomo, cambia su estado muy lentamente. Muy comunes para preparar o cambiar estados sin excitar un sistema que queremos controlar, llevarlos a cabo conlleva dificultades serias por la falta de tiempo y la probabilidad muy alta de ser perturbados. Son problemas graves en este contexto, ya que los estados de los sistemas cuánticos tienden a ser muy delicados y a degradarse rápidamente perdiendo precisamente sus valiosas y extrañas propiedades cuánticas, como la posibilidad de explorar varios caminos a la vez. Además, si el tiempo se alarga demasiado el átomo puede acabar escapándose de la trampa que lo contiene.

Los ‘atajos a la adiabaticidad’ son técnicas para soslayar las dificultades que acabamos de describir: se trata de conseguir los mismos resultados que los lentos procesos adiabáticos pero en poco tiempo. El término apareció por primera vez en 2010 en un trabajo publicado en Physical Review Letters por investigadores de la UPV/EHU con colaboradores de Alemania y Francia. Desde entonces estas ideas se han desarrollado por los autores del artículo y por muchos otros grupos, y se han puesto en práctica en numerosos experimentos con todo tipo de sistemas cuánticos. Da una idea del crecimiento exponencial de las aplicaciones el que solo en 2018 los atajos se han mencionado o utilizado en más de 1.500 artículos. El concepto de ‘atajo a la adiabaticidad’ se ha extendido también más allá del dominio cuántico hacia campos como la óptica, para fabricar dispositivos más compactos; o la ingeniería, donde, sorprendentemente, permite, por ejemplo, acelerar una grúa mecánica sin poner en riesgo la seguridad.

Un equipo europeo, con Gonzalo Muga (del equipo original) y Sofía Martínez Garaot, como investigadores de la UPV/EHU (Facultad de Ciencia y Tecnología), más otros cuatro coautores, ha compilado los conceptos, métodos y aplicaciones de los ‘atajos’ desarrollados durante estos diez últimos años en un sustancioso artículo –casi un breve libro- que servirá de referencia básica para cualquier avance posterior. El artículo, publicado en Review of Modern Physics, combina según sus autores el rigor científico con una intención didáctica y tono ameno, como muestra la imagen, que ilustra alegóricamente el espíritu de los atajos.

Referencia:

D. Guéry-Odelin, A. Ruschhaupt, A. Kiely, E. Torrontegui, S. Martínez-Garaot, and J.G. Muga (2019) Shortcuts to adiabaticity: Concepts, methods, and applications Rev. Mod. Phys. doi: 10.1103/RevModPhys.91.045001

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

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