Últimamente están de moda las capas de invisibilidad. A lo largo de los últimos años este blog ha seguido varios intentos por desarrollar capas de invisibilidad para terremotos, sonidos y varias partes del espectro electromagnético. En los últimos días hemos asistido a la aparición de una nueva generación de capas capaces de ocultar objetos cotidianos grandes a lo largo de todo el espectro óptico.

Ayer, Jeng Yi Lee y Ray-Kuang Lee de la Universidad Nacional Tsing-Hua de Taiwán llevaron la idea de la capa hasta su máximo exponente. Estos tíos han averiguado cómo construir capas de invisibilidad cuánticas. Estas son capas que escudan a los objetos de las propiedades cuánticas del mundo exterior. No se trata tanto de una capa de invisibilidad como de una capa de realidad.

En esencia, la idea es sencilla. Las capas de invisibilidad normales funcionan conduciendo la luz alrededor de una región en el espacio para que parezca que no está. El enfoque matemático que describe este proceso se llama óptica de transformación. Empieza con la ecuación de Maxwell, que gobierna el comportamiento de la luz cuando atraviesa el espacio.

Una forma de imaginar la luz es como un campo en el espacio. En la óptica de transformación este campo se puede estirar y comprimir como una lámina de goma cuando pasa por determinados tipos de materiales. El objetivo es hacer ingeniería con este material para que estire la lámina alrededor de zonas del espacio, haciéndolas así invisibles.

El enfoque desarrollado por Jeng Yi y Ray-Kuang matemáticamente es idéntico a este. Pero en vez de empezar por las ecuaciones de Maxwell, empiezan con la ecuación de Schrodinger que gobierna la probabilidad de que un objeto esté presente en una región del espacio.

Su idea es tratar este campo de probabilidad como una lámina de goma que se puede estirar y comprimir. Así el objetivo de diseñar una capa de invisibilidad cuántica es estirar esta lámina alrededor de una región del espacio para que la probabilidad de existir dentro de ella sea cero. De hecho están diseñando una capa que escuda a su contenido de la realidad.

Existen varias pegas importantes aquí. La primera es que el escudo se diseñaría para protegerse de una forma concreta de la ecuación de Schrodinger, quizá asociada con los electrones, por ejemplo. Eso escudaría una región del espacio de las propiedades cuánticas de los electrones cercanos, pero no necesariamente de otras cosas.

Así pues una capa de estas características proporcionaría un escudo contra ciertos aspectos de la realidad más que contra su totalidad. Hacer una capa de realidad "de banda ancha" que oculte de muchos objetos cuánticos de una, sería un reto mucho mayor presumiblemente, si es que se puede hacer siquiera.

Otro punto importante es que este artículo es puramente teórico. Jeng Yi y Ray-Kuang proporcionan un tratamiento teórico de una nanoconcha que cubre la región del espacio que hay dentro de ella de los efectos de la materia cercana. Este enfoque demuestra que la idea es posible a nanoescala, al menos en principio.

Evidentemente el desafío será encontrar formas de poner en práctica la técnica de verdad. Para ello hará falta una ingeniería impresionante, pero Jeng Yi y Ray-Kuang afirman que debería ser posible usando las tecnologías de semiconductores actuales.

La idea sería crear una nanopartícula hueca, puede que de silicio, que escudara sus contenidos de los electrones que pasaran cerca. Eso es algo que podría ser útil para el almacenamiento o procesado de información cuántica, por ejemplo.

Es una idea interesante que podría estimular un enfoque completamente distinto de los escudos. Si parece un poco traída por los pelos, hay que tener en cuenta la escala temporal en la que han aparecido las capas de invisibilidad. El artículo teórico original que proponía la idea apareció el 25 de mayo de 2003, y el artículo que describía la primera capa funcional apareció el 19 de octubre de ese mismo año.

Si el desarrollo de las capas de invisibilidad cuánticas se parece a ese, podríamos ver una funcionando antes de finales de año.

Ref: arxiv.org/abs/1306.2120: Ocultar la región interior de nanopartículas concha con capas de invisibilidad cuántica