Giroscopio cuántico

Un giroscopio cuántico es un dispositivo muy sensible para medir la rotación angular basado en principios de la mecánica cuántica . El primero de ellos fue construido por Richard Packard y sus colegas en la Universidad de California , Berkeley. Su extrema sensibilidad implica que, teóricamente, una versión de mayor tamaño podría detectar efectos como cambios mínimos en la velocidad de rotación de la Tierra.

En 1962, Brian Josephson, estudiante de doctorado de la Universidad de Cambridge, planteó la hipótesis de que una corriente eléctrica podría viajar entre dos materiales superconductores incluso cuando estuvieran separados por una fina capa aislante. El término efecto Josephson se utiliza ahora para referirse genéricamente a los diferentes comportamientos que se producen en dos sistemas cuánticos macroscópicos débilmente conectados, sistemas compuestos por moléculas que poseen propiedades ondulatorias idénticas. Entre otras cosas, el efecto Josephson implica que cuando dos superfluidos (fluidos de fricción cero) se conectan mediante un enlace débil y se aplica presión al superfluido en un lado de dicho enlace, el fluido oscilará de un lado al otro.

Este fenómeno, conocido como silbido cuántico, ocurre cuando se aplica presión para empujar un superfluido a través de un orificio muy pequeño, de forma similar a como se produce el sonido al soplar aire a través de un silbato común . Un tubo en forma de anillo lleno de superfluido, bloqueado por una barrera con un orificio diminuto, podría utilizarse, en principio, para detectar diferencias de presión causadas por cambios en el movimiento de rotación del anillo, funcionando así como un giroscopio sensible . El silbido de superfluido se demostró por primera vez utilizando helio-3 , que tiene la desventaja de ser escaso y caro, y requiere temperaturas extremadamente bajas (unas pocas milésimas de Kelvin). El helio-4 común , que permanece superfluido a 2 Kelvin, es mucho más práctico, pero su silbido cuántico es demasiado débil para ser escuchado con un solo orificio de tamaño práctico. Este problema se superó utilizando barreras con miles de orificios, creando así un coro de silbidos cuánticos que producen ondas sonoras que se refuerzan mutuamente mediante interferencia constructiva .

${\displaystyle I_{c}\propto \cos \pi {\frac {2\Omega \cdot A}{\kappa _{s}}}}$

Dónde${\displaystyle \Omega }$es el vector de rotación, A es el vector de área y${\displaystyle \kappa _{s}}$es el cuanto de circulación de helio-3.

• Simmonds, RW; Marchenkov, A.; Hoskinson, E.; Davis, JC; Packard, RE (2001). "Interferencia cuántica del superfluido 3He". Nature . 412 (6842): 55– 58. Bibcode : 2001Natur.412...55S . doi : 10.1038/35083518 . ISSN 0028-0836 . PMID 11452302 . S2CID 4413976 .   
• Barker, BM; O'Connell, RF (1970). "Derivación de las ecuaciones de movimiento de un giroscopio a partir de la teoría cuántica de la gravitación". Physical Review D . 2 (8): 1428– 1435. Bibcode : 1970PhRvD...2.1428B . doi : 10.1103/PhysRevD.2.1428 . ISSN 0556-2821 . 
• Robert Sanders (31 de enero de 2005). "El helio-4 superfluido silba la melodía perfecta" . Informe de innovaciones . Consultado el 30 de marzo de 2019 .

• Interferómetro de polaritones
• giroscopio láser de anillo
• Giroscopio
• Giroscopio de estructura vibratoria
• Unidad de medición inercial
• Giroscopio de resonador hemisférico