Descubren una forma de medir 0,83 zeptojulios, una energía casi imposible que podría permitirnos leer ordenadores cuánticos

Un equipo de científicos ha confirmado que puede medir 0,83 zeptojulios, una energía inferior a una trillonésima de billonésima de julio, con posibles aplicaciones en computación cuántica. Es una cantidad tan diminuta que roza el territorio donde la física parece convertirse en susurro. El avance, liderado desde la Universidad Aalto junto con IQM y VTT, se ha publicado en Nature Electronics bajo el título Zeptojoule calorimetry. La clave es un calorímetro ultrasensible capaz de transformar una señal de microondas casi invisible en una huella térmica medible. 

El termómetro que escucha lo casi imposible

Un zeptojulio equivale a 10⁻²¹ julios, una escala tan pequeña que los investigadores la comparan con el trabajo necesario para mover un glóbulo rojo un nanómetro hacia arriba contra la gravedad terrestre. En ese reino, la energía deja de parecer una magnitud cotidiana y se convierte en una brizna de realidad.

El dispositivo no mide “luz” en sentido convencional, sino pulsos electromagnéticos de microondas. Para lograrlo, los científicos construyeron un sensor con una combinación delicada: superconductores, donde la señal circula sin resistencia, y conductores normales, donde aparece una respuesta térmica. La fragilidad de esa frontera es precisamente su virtud. 

Cuando una señal entra en el sistema, incluso una cantidad ínfima de energía puede elevar ligeramente la temperatura del conductor. Ese cambio debilita la superconductividad y permite detectar el pulso. No se trata de ver una chispa, sino de notar cómo tiembla la oscuridad.

Pero hay un detalle que vuelve el resultado especialmente llamativo: el equipo no solo estimó esa sensibilidad mediante cálculos, sino que midió directamente pulsos de microondas de 8,4 GHz con una resolución inferior al zeptojulio. En el artículo científico, los autores informan de una resolución FWHM de 0,95 ± 0,02 zeptojulios, equivalente a unos 170 fotones a esa frecuencia. 

Por qué 0,83 zeptojulios importan para los cúbits

La computación cuántica vive obsesionada con una paradoja: hay que medir sistemas extremadamente frágiles sin destruirlos demasiado pronto. Los cúbits, las unidades básicas de información cuántica, suelen operar a temperaturas de milikelvin, muy cerca del cero absoluto. Cualquier ruido añadido puede alterar el resultado.

Ahí entra este calorímetro. Según la Universidad Aalto, el dispositivo funciona en el mismo rango térmico que muchos cúbits superconductores. Eso podría reducir la necesidad de calentar, amplificar o perturbar la señal para leerla, una ventaja crucial en arquitecturas cuánticas delicadas. 

La promesa no es inmediata ni mágica: este avance no convierte mañana los ordenadores cuánticos en máquinas perfectas. Pero sí ofrece una herramienta nueva para una tarea esencial: leer señales cuánticas extremadamente débiles con menos interferencia. En un ordenador cuántico, medir mejor puede significar equivocarse menos.

El estudio también apunta hacia una meta todavía más ambiciosa: contar fotones individuales en el rango de las microondas. Los autores señalan que combinar estas técnicas con sensores basados en grafeno podría abrir el camino hacia la detección calorimétrica en tiempo real de fotones únicos cerca de los 10 GHz. 

De la materia oscura al borde del silencio

La utilidad de este sensor no se queda en los laboratorios de computación. Los investigadores también lo vinculan con la búsqueda de axiones, partículas hipotéticas propuestas como candidatas a explicar la materia oscura. Si existen, podrían producir señales extremadamente débiles e imprevisibles.

Ese es el desafío: no basta con tener un detector sensible; también debe estar preparado para captar una señal que puede llegar en cualquier momento. Mikko Möttönen, líder del equipo, plantea precisamente esa dirección futura: medir entradas con tiempos de llegada arbitrarios, algo importante cuando no se sabe cuándo podría aparecer una señal cósmica. 

El logro, por tanto, tiene una doble lectura. Por un lado, acerca la ingeniería cuántica a sensores capaces de leer estados con mayor delicadeza. Por otro, empuja la física fundamental hacia instrumentos que escuchan regiones del universo donde casi no queda ruido. A veces, el progreso no consiste en construir máquinas más grandes, sino oídos más finos.

En el fondo, medir 0,83 zeptojulios es más que una hazaña técnica. Es una forma de ampliar el umbral de lo observable. Allí donde antes solo había silencio instrumental, ahora aparece una señal: minúscula, fría, casi fantasmal, pero suficiente para recordarnos que la realidad también habla en susurros.