Uniandino gana premio nacional a mejor tesis de grado en pregrado

El trabajo de grado de pregrado del egresado de Física Fabio Pablo Miguel Méndez Córdoba, titulado "Transiciones de fases cuánticas en sistemas compuestos Modelo Dicke-Kitaev", ganó en la categoría Ciencias Naturales de la versión 23 del Concurso Nacional de Mejores Trabajos de Grado Otto de Greiff 2019, organizado por distintas universidades del país.

En esta edición, participaron 84 trabajos de grado presentados en 2018 por 114 estudiantes de las ocho universidades miembros. La selección de los candidatos fue realizada mediante un concurso interno realizado por cada universidad, entre los trabajos que obtuvieron menciones honoríficas, meritorias, laureadas o premios especiales. Por su parte, los ganadores fueron seleccionados por los jurados evaluadores, que en esta ocasión fueron 130 en total, incluyendo todas las categorías participantes.

El concurso es un esfuerzo conjunto de las universidades Nacional, Antioquia, Los Andes, Javeriana, Norte, Rosario, UIS, y Valle, con el fin de fortalecer sus relaciones interinstitucionales, promover las comunidades académicas, la actividad investigativa en la formación de los nuevos profesionales y resaltar los trabajos que por su calidad merecen el reconocimiento de la comunidad universitaria.

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En busca de los pilares para la computación cuántica

Cuando Fabio escogió estudiar Física tenía claro que quería comprender el mundo. Sus estudios iniciaron desde pre Cálculo, pues no contaba con buenas bases en esta materia, a pesar de ser uno de los pilares del estudio de esta rama de las ciencias. Allí entendió que debía poner más de su parte si quería avanzar. "Nunca fui un estudiante destacado, obtuve un buen puntaje en las Pruebas Saber, pero incluso hubo profesores que se sorprendieron de eso", comenta.

Tuvo que aprender a estudiar y a preparar los parciales. Cuando necesitaba entender mejor una materia, transcribía completamente los libros, buscando entender cada una de las frases allí escritas. A medida que fue avanzando, se fue interesando por la Física Cuántica. Primero formó parte del grupo de investigación de Óptica Cuántica y luego del de Materia Condensada. Al final, su tesis de grado mezcló los principios de ambos grupos de estudios: la interacción de la luz con la materia a niveles cuánticos. Para desarrollarla tuvo que aprender dos lenguajes nuevos de programación y una técnica numérica variacional conocida como grupo de renormalización de la matriz de densidad (DMRG por sus siglas en inglés).

Lo que buscaba era, a grandes rasgos, "ver cómo los fotones, que son la luz, interactuaban con unos materiales extraños, conocidos como superconductores". Finalmente, bajo la dirección del profesor Luis Quiroga, estudió un sistema teórico por medio del cual se puede identificar si en ciertos materiales se encuentran unas pseudopartículas que podrían ser usadas como qubit (quantum bit), unos elementos óptimos para el desarrollo de la computación cuántica, lo que traería un salto aún mayor al ya experimentado en la computación.

En la teoría existe un material, modelado hipotéticamente y conocido como Cadena de Kitaev, que cumple con las propiedades de superconductividad. Ya en la naturaleza han sido identificados unos materiales que se comportan de manera similar, por lo cual, se cree podrían tener en su interior esas pseudopartículas. Sin embargo, hasta el día de hoy no se ha logrado comprobar su existencia. Incluso algunos científicos dudan de ellas.

En su trabajo de grado, Fabio desarrolló un sistema teórico que podría ser la solución. Por medio de una cavidad óptica, en donde el uso de espejos condiciona la existencia de luz, se controla la interacción de los fotones con los fermiones (uno de los dos tipos básicos de partículas elementales existentes en la naturaleza, el otro es el bosón). Si en los materiales analizados existen las pseudopartículas, aparece un fotón. El modelo funciona con la Cadena de Kitaev, ahora falta probarlo con los materiales reales.

"En la versión súper resumida encontramos que, al poner la cadena de Kitaev entre los dos espejos en el sistema, se genera luz cuando existen las pseudopartículas. Es decir que si cuando se estudien los materiales reales a esa cadena se encuentra luz entre los espejos, eso significa que allí existen las pseudopartículas. Es como un bombillo que se prende si las pseudopartículas se encuentran en esos materiales", explicó Fabio.

Ahora, lo que sigue es publicar un artículo científico con esta propuesta y esperar a que se realicen los experimentos necesarios. En este nivel cuántico son muy pocos los laboratorios en el mundo que se encuentran en condiciones para llevarlos a cabo, por lo cual se puede tomar un tiempo su comprobación.

Por su parte, Fabio, de 22 años, está enfocado en terminar sus estudios doctorales en Física en Los Andes. Ya el futuro lo llevará a comprender un poco más el mundo que nos rodea.