Físicos de la Universidad Autónoma de Barcelona han conseguido la “fórmula” para construir un termómetro cuántico a escala manométrica. Su precisión sería tan alta que permitiría detectar fluctuaciones ínfimas de la temperatura en zonas tan pequeñas como el interior de las células o en diminutos circuitos electrónicos. Los investigadores establecen cuál es la fluctuación más pequeña de la temperatura que se puede llegar a medir con esa total precisión.
Investigadores del Departamento de Física de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y de la Universidad de Nottingham (Reino Unido) establecieron en un artículo publicado en la revista Physical Review Letters: “Recipe for a Quantum Thermometer” los límites de la Termometría, es decir, cuál es la fluctuación más pequeña de la temperatura que se podría llegar a medir.
El
objetivo de la investigación era delimitar una estructura cuántica capaz de
medir temperaturas. De acuerdo a los científicos, sólo un puñado de átomos son
suficientes para actuar como termómetro midiendo el movimiento de otros átomos.
“Lo
que hicimos fue delimitar la caracterización de unas sondas que estimen la
temperatura con una precisión máxima, así como el margen de error que
acompañaría a cada medición de la temperatura”, dijo Geraldo Adesso, de la
Universidadad de Nottingham.
“Para
ello, hemos combinado herramientas de termodinámica y metrología cuántica que
estudian los movimientos ultra precisos de los sistemas cuánticos. Hemos
encontrado relaciones muy hermosas y llenas de significado entre los dos
campos”, agregó.
Los
autores han estudiado cuál sería la sensibilidad de termómetros hechos de un
puñado de átomos, lo suficientemente pequeños como para exhibir comportamientos
típicamente cuánticos. De hecho, plantean el mejor termómetro a nanoescala que
permiten las leyes de la física.
Los
investigadores han caracterizado en detalle este tipo de sondas térmicas, unos
dispositivos que proporcionarían una estimación de la temperatura con una
precisión sin precedentes. Para ello, han combinado las herramientas de la
termodinámica y de la metrología cuántica, que trata de las medidas
ultraprecisas en sistemas cuánticos.
Los
físicos han buscado cuál sería la precisión máxima que se podría conseguir en
una situación real, en la que el tiempo para medir podría ser muy breve debido
a limitaciones experimentales inevitables. En la investigación también han
observado que estos termómetros podrían mantener una sensibilidad constante en
un amplio rango de temperaturas, a cambio de sacrificar parte de esta
precisión.
Futuras
aplicaciones en células y nanocircuitos
Para
los autores de la investigación "conseguir un nanotermómetro
suficientemente sensible a esta escala representaría un gran paso para la
nanotecnología, con aplicaciones en biología, química, física, e incluso, en el
diagnóstico y el tratamiento de enfermedades". Los resultados pueden
ayudar a los científicos a empujar los
límites de la tecnología para poder medir dentro de las células o en circuitos
electrónicos diminutos.
En el
estudio participaron los investigadores del Departamento de Física de la UAB
Luis A. Correa, autor principal, y Mohamed Mehboudi; la investigadora ICREA en
el mismo departamento, Anna Sanpera; y el investigador de la Universidad de
Nottingham Gerardo Adesso.
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