Tres nanobolas vibran un millón de veces por segundo. A 20 °C, comienza la locura cuántica

Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zurich) han logrado por primera vez en la historia de la física cuántica mantener suspendido en una trampa óptica un conjunto de tres nanobolas de vidrio, cada una con unos 300 millones de átomos. El tamaño de cada esfera es unas diez veces menor que el grosor de un cabello humano. Esta estructura con forma de torre, compuesta por tres elementos, fue estabilizada en el espacio mediante haces láser, marcando un avance clave en el desarrollo de sensores cuánticos.

El experimento fue dirigido por el profesor adjunto de fotónica Martin Frimmer y publicado en la revista Nature Physics. El equipo empleó pinzas ópticas, una técnica basada en radiación láser polarizada enfocada en el vacío. Gracias a esta tecnología, consiguieron contrarrestar eficazmente la gravedad y mantener el nanoclúster suspendido en el aire.

A pesar de su aparente quietud, el sistema presentaba oscilaciones casi imperceptibles, provocadas por fluctuaciones de vacío —un efecto cuántico que impide que un objeto permanezca en reposo absoluto, incluso en condiciones ideales. La frecuencia de estas vibraciones alcanzó el millón de veces por segundo, con una amplitud de apenas una milésima de grado.

Según el primer autor del estudio, el investigador posdoctoral Lorenzo Dania, observar tales fluctuaciones resulta extremadamente difícil, sobre todo en sistemas de esta escala. Sin embargo, el equipo logró detectarlas con una precisión sin precedentes. El tamaño del objeto suspendido supera con creces el de los sistemas típicamente utilizados en experimentos cuánticos, lo que otorga un valor excepcional a este resultado.

El análisis realizado mostró que el 92 % de todas las oscilaciones registradas eran de origen cuántico, mientras que las perturbaciones clásicas fueron reducidas al mínimo. Este nivel de pureza cuántica es récord para sistemas de dimensiones comparables.

Un aspecto crucial del experimento es que se llevó a cabo a temperatura ambiente. Normalmente, para observar efectos de este tipo, se requiere enfriar el sistema hasta temperaturas cercanas al cero absoluto —alrededor de –273 °C. Evitar el uso de criogenia reduce considerablemente los costes y simplifica la posibilidad de aplicar la tecnología, como también han demostrado otros avances recientes en sistemas cuánticos operando a temperatura ambiente.

Según Frimmer, este logro es comparable a diseñar un medio de transporte que permite llevar más carga con menos recursos. Este enfoque, que combina alta precisión con viabilidad práctica, abre el camino hacia nuevos dispositivos cuánticos aplicables en navegación, medicina e investigaciones fundamentales en física.

Particularmente prometedor es el uso de esta técnica para detectar interacciones extremadamente débiles, como las de partículas de gas o incluso elementos hipotéticos de materia oscura. El equipo de ETH Zurich considera este resultado como un punto de partida para futuras investigaciones que podrían dar lugar a tecnologías cuánticas completamente nuevas.