Los nanoosciladores con picos proporcionan nuevos conocimientos sobre materiales cuánticos y computación avanzada
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Muchas funciones del cuerpo humano operan en sincronía, como la coordinación de nuestros brazos y piernas al caminar o la forma en que los diferentes lóbulos de nuestro cerebro trabajan juntos para procesar la información. La sincronicidad también existe en sistemas de ingeniería, como los osciladores armónicos utilizados en relojes y circuitos de radio. Sin embargo, la sincronicidad no se ha estudiado exhaustivamente en osciladores con picos, a pesar de su potencial para su uso en materiales avanzados y computación neuromórfica o similar a un cerebro.
Ahora, científicos de la Universidad de California en San Diego han descubierto que cuando los nanoosciladores hechos de dióxido de vanadio exhiben un tipo único de sincronicidad. Tus resultados aparecen en Los Anales de la Academia Nacional de Ciencias.
Este trabajo fue dirigido por el estudiante graduado de quinto año Erbin “Ben” Qiu. Aunque Qiu está en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, realizó este trabajo en el laboratorio del Distinguido Profesor de Física Ivan K. Schuller. Qiu dijo que apreciaba la oportunidad de explorar una nueva área de investigación interdisciplinaria que capitalizaba la experiencia de la ingeniería y la física.
Esta iniciativa de investigación utilizó varias instalaciones en UC San Diego, incluido un sistema de pulverización catódica y la máquina de rayos X en el laboratorio de Schuller para crear películas delgadas y analizar sus estructuras cristalinas. Se utilizaron una máquina de litografía láser sin máscara y una máquina de grabado Nano3 para fabricar los nanoosciladores de púas. Por último, se utilizaron equipos avanzados de medición del transporte para estudiar los comportamientos únicos de estos nanoosciladores, que están acoplados térmicamente pero desacoplados eléctricamente.
En los osciladores armónicos, si aumenta la fuerza del acoplamiento, la sincronicidad entre dos osciladores se vuelve más fuerte o más robusta. Se esperaba un resultado similar con los nanoosciladores de picos; sin embargo, el experimento demostró que una mayor fuerza de acoplamiento a través de un aumento de voltaje causaba interrupciones en los patrones de sincronización, lo que llevaba a un estado o «régimen» estocástico.
Los estados estocásticos, por definición, se basan en probabilidades aleatorias y son imposibles de predecir con precisión. Sin embargo, con estos nanoosciladores de picos, aunque el patrón de sincronización estocástica alternaba de manera impredecible, siempre había un patrón de sincronización.
«Nuestro sistema está siempre sincronizado», dijo Qiu. “Se pasa de un patrón de sincronización fijo inicial a un régimen estocástico, pero sigue sincronizado. Luego vuelve a otro patrón de sincronización fijo”.
