Hitzik onena, laburrena... mundu kuantikoan

UPV/EHUk zuzendutako ikerketa talde europar batek bildu egin ditun adiabatikotasunaren bidezidorrak, sistemen manipulazio prozesuak laburtzeko aukera ematen dutenak.

  • Ikerketa

Lehenengo argitaratze data: 2019/11/22

Sofía Martínez Garaot eta Gonzalo Muga ikerlariak. FOTO: UPV/EHU

Egiteko bat mantso eta kontuz eginda, kalitate oneko produktu bat lor dezakegu. Hala esaten da, «mantso-mantso eta bide onetik». Baina, mantsotasuna garesti aterako balitzaigu? Denbora ondasun urria da eta, gainera, ez dago bermatuta emaitza ona lortuko denik, gertakari edo gai ugariren ondorioz arreta gal baitezakegu, lanerako denbora gehiago hartuz gero. Argi dago, beraz, gauzak ondo egitea interesatzen zaigula, baina baita azkar ere. Atsotitzek ere, sarritan kontrajarriak izan arren, hori diote: «hitzik onena, laburrena». Eguneroko ideia hori fisika laborategietan ere aplikatzen da, batik bat, sistemak manipulatzean, hala nola atomo naturalak edo artifizialak. Horrela, fisikari eta ingeniariak gauza ugari sortzen saiatzen dira: gaur ezinezkoak diren kalkuluak egiteko teknologia kuantiko berriak, espioiek ere irakurri ezingo dituzten komunikazio seguruak, inoiz ikusi ez den sentikortasuna duten sentsoreak eta denboraren eta beste magnitude batzuen neurketa ezin zehatzagoak.

Mundu kuantikoan, prozesu bat adiabatikoa dela esaten da sistemaren kontrolak mantso aldatzen direnean. Oso ohikoak dira egoerak prestatzeko edo aldatzeko, kontrolatu nahi dugun sistema aztoratu gabe, baina aurreko paragrafoan aipatu ditugun arazo berak dituzte: denbora falta eta perturbazioak sufritzeko probabilitate oso altua. Arazo larriak dira testuinguru horretan, sistema kuantikoen egoerak oso delikatuak izaten direlako eta oso azkar narriatzen direlako. Horrela, beren gaitasun kuantiko arraro eta baliotsuak galtzen dira, hala nola zenbait bide aldi berean esploratzeko aukera. Hori gutxi balitz bezala, denbora luzeegia bada, atomo batek eusten dion bilbetik ihes egin dezake.

«Adiabatikotasunaren bidezidorrak» deskribatu berri ditugun arazoak saihesteko teknikak dira: prozesu adiabatiko moteletan lortutako emaitza berak erdiestea da asmoa, baina denbora gutxian. Terminoa 2010ean agertu zen lehen aldiz, UPV/EHUko ikertzaile batzuek eta Alemaniako eta Frantziako kolaboratzaileek Physical Review Letters aldizkarian argitaratutako lan batean. Ordutik, ideia horiek garatu dituzte artikuluaren egileek eta beste talde askok, eta praktikan jarri dira askotariko sistema kuantikoetan eginiko esperimentuetan. Aplikazioen hazkunde esponentzialaren erakusgarri, 2018an bakarrik 1.500 artikulutan baino gehiagotan aipatu edo erabili dira bidezidorrak. «Adiabatikotasunaren bidezidorra» kontzeptua eremu kuantikotik haratago zabaldu da, gainera. Optikan, adibidez, gailu trinkoagoak eraikitzeko balio izan du eta ingeniaritzan, harrigarria bada ere, garabi mekaniko bat azkartzeko aukera ematen du segurtasuna arriskuan jarri gabe.

Europako lantalde bateko kide dira Gonzalo Muga (jatorrizko taldekoa) eta Sofía Martínez Garaot UPV/EHUko ikertzaileak (Zientzia eta Teknologia fakultatea), beste lau egilekiderekin batera. Artikulu zabal batean (ia liburu labur bat dela esan daiteke) bildu dituzte azken hamar urteotan garatu diren bidezidor horien kontzeptuak, metodoak eta aplikazioak. Etorkizuneko aurrerapenetarako oinarrizko erreferentzia izango da. Artikulua Review of Modern Physics aldizkarian argitaratu da –fisikari buruzko aldizkaririk garrantzitsuena da zenbait irizpideren arabera; esate baterako, Scimago indizea eta dokumentu bakoitzeko aipamenak–, eta zorroztasun zientifikoz idatzia dago, baina asmo didaktikoa eta tonu atsegina erabili dituzte egileek. Horrela, bidezidorren espiritua adierazteko gurpil gainean doan dortoka baten metafora baliatu dute, 1. irudian ikus daitekeen bezala.