Dispositivo superconductor de interferencia cuántica

Un dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID) es un mecanismo que se utiliza para medir señales extremadamente débiles, como cambios sutiles en el campo de energía electromagnética del cuerpo humano. Usando un dispositivo llamado unión de Josephson, un SQUID puede detectar un cambio de energía hasta 100 mil millones de veces más débil que la energía electromagnética que mueve la aguja de una brújula. Una unión de Josephson está formada por dos superconductores, separados por una capa aislante tan delgada que los electrones pueden pasar. Un CALAMAR consiste en pequeños bucles de superconductores que emplean uniones de Josephson para lograr la superposición: cada electrón se mueve simultáneamente en ambas direcciones. Debido a que la corriente se mueve en dos direcciones opuestas, los electrones tienen la capacidad de funcionar como qubits (que teóricamente podrían usarse para permitir la computación cuántica). Los SQUID se han utilizado para una variedad de propósitos de prueba que exigen una sensibilidad extrema, incluidos equipos de ingeniería, médicos y geológicos. Debido a que miden los cambios en un campo magnético con tal sensibilidad, no tienen que entrar en contacto con un sistema que están probando.

Los SQUID suelen estar hechos de una aleación de plomo (con un 10% de oro o indio) y / o niobio, que a menudo consta de una barrera de túnel intercalada entre un electrodo base de niobio y el electrodo superior de aleación de plomo. Un SQUID de radiofrecuencia (RF) está formado por una unión Josephson, que está montada en un anillo superconductor. Se aplica una corriente oscilante a un circuito externo, cuyo voltaje cambia como efecto de la interacción entre éste y el anillo. Luego se mide el flujo magnético. Un SQUID de corriente continua (CC), que es mucho más sensible, consta de dos uniones Josephson empleadas en paralelo para que los electrones que atraviesan las uniones demuestren interferencia cuántica, que depende de la fuerza del campo magnético dentro de un bucle. Los DC SQUIDs demuestran resistencia en respuesta a incluso pequeñas variaciones en un campo magnético, que es la capacidad que permite la detección de cambios tan pequeños.

Uno de los usos más prometedores del dispositivo está en magnetoencefalografía (MEG), el proceso de medición de campos magnéticos para permitir la obtención de imágenes cerebrales. Los procesos físicos, como la actividad muscular o neuronal, en humanos (y otros animales) crean campos magnéticos tan pequeños como una mil millonésima parte de un tesla (en comparación, un imán de nevera genera alrededor de una décima parte de un tesla). Los DC SQUID, contenidos en un dispositivo similar a un casco, miden las corrientes creadas por la actividad neuronal. Las posibles aplicaciones de la neurociencia SQUID son innumerables. Un estudio reciente utilizó magnetoencefalografía habilitada por SQUID para medir el nivel sorprendentemente grande de actividad en el cerebro del consumidor que se evoca al elegir entre (por ejemplo) marcas de salsa de tomate.