La Imagen del Sonido (IV): Música Cuántica o el Sonido de los Átomos
De
Moebius8
Ya en el 2014 científicos suecos habían logrado captar por primera vez el sonido que produce un solo átomo, el sonido más débil que es posible captar, según los físicos, o lo más parecido al "silencio" de Miles Davis cuando enunciaba "el silencio es el ruido más fuerte". Ahora, físicos de la Universidad de Stanford (EEUU), consiguiendo escuchar los susurros cuánticos de los átomos, por medio de dispositivo que puede "escuchar" las partículas de sonido presentes en una onda sonora -que tiene una gran diferencia con los micrófonos clásicos, que se basan en las vibraciones de las ondas sonoras: desplazan una membrana que se convierte en un voltaje medible, por el contrario, este dispositivo no sirve para medir fonones, porque al estar en el universo cuántico su posición no puede establecerse con precisión sin modificarla, tal como señala el principio de incertidumbre de Heisenberg, pero al ser extremadamente sensible puede registrar las cuasipartículas que reflejan la energía vibratoria existente entre los átomos, el sonido en cuestión es tan tenue que sólo se pueden registrar sus ondas-lo que puede derivar (otre otras tantas cosas) en una nueva forma de almacenar información codificada para ordenadores cuánticos, por ejemplo. Aquí armo una nota basada en una noticia que toca, en parte, a temáticas ya expuestas en nuestra sección de "La Imagen del Sonido".
"Hemos abierto una nueva puerta al mundo cuántico, escuchando a los átomos y hablando con ellos. Nuestro objetivo a largo plazo es aprender física cuántica para poder beneficiarnos de sus leyes, por ejemplo, crear computadoras superrápidas".
Per Delsing, científico sueco.
Impresión artística de una serie de resonadores nanomecánicos diseñados para generar y atrapar partículas de sonido o fonones. Los movimientos mecánicos de los fonones atrapados son detectados por un detector cúbit, que cambia su frecuencia dependiendo del número de fonones en un resonador. Los diferentes fonones son visibles como picos distintos en el espectro cúbit, que se muestra esquemáticamente detrás de los resonadores. Crédito de la imagen: Wentao Jiang.
Hablar de una concepción cuántica del sonido en la música es tal vez arriesgado, así como sería arriesgado hablar de una visión newtoniana en el arte. Pero dentro de la física, como en la música, la armonía es fundamental, ¿pero qué relación real existe entre ellas?. Y como decía la nota de Desjer sobre el disco de Mort Garson "Mother Earth's Plantasia", no solamente los seres humanos vibramos con la música, también lo hacen las plantas, los animales y hasta el agua. Podríamos decir el Universo completo. En Japón se hizo un experimento que consistía en mirar moléculas de agua en un microscopio, se miró agua sometida a diferentes estímulos, algunos a música armoniosa, palabras de amor, pero también se etiquetó recipientes con palabras de odio y ruido, los científicos quedaron realmente asombrados al ver que el agua había respondido con hermosas formaciones, cuando fue sometida a emociones positivas y, por el contrario, un total caos cuando fue al contrario.
El nuevo dispositivo creado en la Universidad de Stanford una especie de micrófono "cuántico" que permite escuchar las partículas individuales del sonido, llamadas fonones, que están presentes en una onda sonora.
Las cuasipartículas son excitaciones cuánticas formadas por partículas más pequeñas que, juntas, actúan como si fueran una sola de comportamiento predecible. Son como los bancos de peces: la dificultad para detectar fonones se debe a que las diferencias de energía entre ellos es muy pequeña.
Tal como explica Patricio Arrangoiz-Arriola, autor principal, en un comunicado, "un fonón tiene energía diez mil millones de veces menor que la necesaria para mantener encendida una bombilla durante un segundo". Por este motivo, no se pueden medir con un micrófono clásico, ya que la energía que este micrófono inyecta al sistema distorsiona su posición y su medida.
Propuestos por Albert Einstein en 1907, los fonones son paquetes de energía vibracional emitidos por átomos nerviosos. Estos paquetes indivisibles, o cuantos, de movimiento, se manifiestan como sonido o calor dependiendo de sus frecuencias.
El micrófono cuántico puede detectarlos individualmente porque posee una serie de resonadores tan pequeños que solo son visibles a través de un microscopio electrónico. Los resonadores actúan como espejos para el sonido y están acoplados a un circuito superconductor que contiene pares de electrones que se mueven sin resistencia.
El circuito superconductor forma un bit cuántico, o cúbit, que puede existir en dos estados a la vez y tiene una frecuencia natural que puede leerse electrónicamente. Cuando los resonadores mecánicos vibran, generan fonones en diferentes estados.
Los investigadores consiguieron vincular el cúbit con los fonones generados por los resonadores o espejos del sonido y a continuación medir los cambios del cúbit: obtuvieron así la medida de los fonones, por el reflejo de su energía en el cúbit.
Eso significa que estamos a las puertas de una nueva forma de almacenar información codificada mediante el sonido (fonones) y no mediante la luz (fotones), de la que dependen en la actualidad los ordenadores cuánticos. Gestionaremos la información entonces a través del murmullo del mundo cuántico, en vez de a través de la luz que lo cruza, porque el sonido, a nivel cuántico, crepita.
Más allá de tamañas complejidades, sigamos disfrutando de la música de Mort Garson, y ahora también del arte de nuestros amigos de Espacio Fractal.
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