¿Cuáles son algunas aplicaciones interesantes de la mecánica cuántica?

La mayoría de las veces usamos enfoques semiclásicos para los problemas en física aplicada, es decir, pensamos en la materia como cuantificada (electrones, etc.) pero retratamos las interacciones usando campos clásicos. La mecánica cuántica más completa se llama Quantum Field Theory (QFT), ¡pero es realmente dura! Pero si incluimos física semiclásica en la imagen, ¡hay muchas aplicaciones disponibles!

En cierto punto, todo es mecánica cuántica, pero tenemos que dibujar una línea en alguna parte. Hay pocas aplicaciones que requieren cálculos reales de mecánica cuántica, pero la mayoría de las veces simplificamos todo y trabajamos con cantidades clásicas. Sin embargo, hay algunas aplicaciones que creo que son fundamentalmente cuánticas en su naturaleza: supraconductividad, criptografía cuántica y computación (obvio), comprensión de los materiales ferromagnéticos (todo lo que tiene que ver con la mecánica cuántica del espín IS), imágenes de resonancia magnética, relojes atómicos, fundamental química. Además, lo más importante: láseres y transistores . Sin embargo, me gustaría señalar que incluso si ambos se basan en el principio cuántico (emisión estimulada y estructura de banda), podemos profundizar en el tema haciendo cualquier mecánica cuántica real.

Sin embargo, me gustaría señalar que los conceptos básicos de las uniones de semiconductores y los transistores se pueden entender sin realmente ninguna mecánica cuántica … Es realmente más mecánica estadística que mecánica cuántica: utilizamos las estadísticas de Fermi para describir la población de electrones. Esto nos permite comprender cómo se realizan cambios en la población en presencia de procesos competitivos como la difusión y la interacción de culombios (ver región de agotamiento ). Por supuesto, también hay transistores más exóticos que utilizan efectos de túnel cuántico, etc., pero que yo sepa, no son del tipo que tiene en sus dispositivos electrónicos comunes. Cuando ve el Transistor de efecto de campo, lo que significa es que cuando aplicamos un campo eléctrico al transistor podemos cambiar su conductividad (encenderlo o apagarlo).

Teletransportación

Si bien los científicos no están cerca de poder enviar objetos a donde quieran, han dado un paso en la dirección correcta. En este caso, sin embargo, los investigadores de la Universidad de California, Berkeley, lograron teletransportar información en lugar de materia.

Específicamente, el equipo pudo manipular las propiedades de un átomo mientras afectaba simultáneamente a otro átomo ubicado a unos 3 pies (1 metro) de distancia mediante el enredo cuántico. El avance del equipo fue solo el último desarrollo en el estudio incipiente de teletransportación.

El artículo wiki de este artículo seminal se puede encontrar aquí.

Anteriormente, un equipo de seis ingenieros que trabajaban en IBM demostró que, al menos en teoría, es posible la teletransportación de objetos completos. Sin embargo, vale la pena señalar que el objeto original debe destruirse en el proceso.

Esto se debe a que el proceso de “copiar” el objeto original en realidad cambia el objeto en el proceso, como una máquina de fax demente que no puede evitar triturar su documento mientras lo envía a otra máquina de fax.

Y, por supuesto, el simple hecho de saber que la teletransportación es posible no significa que alguna vez teletransportemos un objeto.

Mientras tanto, la investigación en el campo también está demostrando ser útil en áreas como la criptografía cuántica y la comunicación.