Científicos demuestran experimentalmente el teletransporte cuántico

Huy Zhao, profesor de Física y Astronomía en la Universidad de Kansas, un estudiante de posgrado de física, Frank Ceballos, y su compañero de estudios, Samuel Lane, han demostrado experimentalmente el teletransporte cuántico de electrones en el Laboratorio Láser Ultrafast de esta universidad.

La experiencia ha demostrado que en una muestra hecha de tres capas atómicas, los electrones de la capa superior se mueven hacia la capa inferior, sin que se vean en la capa media.

Esto rompe los esquemas del sentido común que dictan que para que un objeto se mueva de un punto a otro, debe pasar por todos los puntos del camino. Los hallazgos han sido publicados en Nano Letters, una revista especializada en nanociencia y nanotecnología.

El equipo de investigación de Kansas University fabricó la muestra utilizando el método de "cinta adhesiva", donde las capas de una sola molécula se levantan de un cristal con cinta adhesiva, y luego se verifican con un microscopio óptico. Cada capa es más delgada que un nanómetro con materiales semiconductores y responden a la luz con diferentes colores. Basado en eso, los investigadores de utilizaron un pulso del laser de 100 femtosegundo de duración para liberar algunos de los electrones en la capa superior y que pudieran moverse libremente.

"El color del pulso láser fue elegido de manera que sólo los electrones en la capa superior se pudieran liberar", dijo Zhao. "Entonces usamos otro pulso láser con el color 'correcto' para la capa MoS2 inferior para detectar la aparición de estos electrones en esa capa. El segundo pulso fue dispuesto a propósito para llegar a la muestra después del primer pulso en aproximadamente 1 picosegundo, dejándolo recorrer una distancia 0,3 mm más larga que la primera.

El equipo encontró que los electrones se mueven de la capa superior a la capa inferior en aproximadamente un picosegundo en promedio.

"Si los electrones fueran cosas que siguieran al 'sentido común', como las llamadas partículas clásicas, estarían en la capa intermedia en algún momento durante este picosegundo" pero no fue así.

Los investigadores utilizaron un tercer pulso con otro color para vigilar la capa media y no encontraron electrones. El descubrimiento experimental del transporte contraintuitivo de electrones en la pila de capas atómicas fue confirmado por las simulaciones realizadas por los teóricos Ming-Gang Ju y Xiao Cheng Zeng en la Universidad de Nebraska-Lincoln, coautores del artículo.

Debido a que este tipo de transporte "cuántico" es muy eficiente, puede desempeñar un papel clave en un nuevo tipo de material artificial llamado "materiales van der Waals" que podría ser utilizado algún día en células solares y electrónica.