Científicos han logrado enfriar cadenas de espín nuclear molecular utilizando parahidrógeno a campos magnéticos hipogeomagnéticos, es decir, por debajo del campo terrestre. Este avance es crucial para la computación cuántica basada en redes de espín nuclear, que hasta ahora se veía limitada por la inicialización de estados de alta entropía. El método, conocido como Amplificación de Señal por Intercambio Reversible (SABRE) asistido por parahidrógeno, permitió hiperpolarizar una cadena de 12 espines de butironitrilo marcado con isótopos de 13C y 15N.

Mediante esta técnica, se generaron polarizaciones de hasta un porcentaje para 13C y 15N, preparando órdenes multiespín de no equilibrio a través de la red. Un análisis de la entropía de von Neumann del sistema hiperpolarizado mostró que, en el campo de transferencia óptimo de 0.52 μT, el sistema de espín completo alcanzó S/k = 8.274, en comparación con S/k = 8.318 para la referencia no polarizada. Experimentalmente, se lograron temperaturas de espín nuclear de 52 mK para los subconjuntos de 15N y 257 mK para los de 13C, lo que representa un enfriamiento significativo. El déficit de entropía mayor en la red completa que en los subsistemas individuales sugiere la presencia de un orden multiespín correlacionado más allá de las polarizaciones de espín único.

La capacidad de enfriar estos sistemas y generar estados de baja entropía es fundamental para el desarrollo de simuladores cuánticos moleculares. La red de acoplamiento precisamente determinada proporciona un hamiltoniano validado experimentalmente, útil para probar protocolos de simulación cuántica, control cuántico y aprendizaje de hamiltonianos. El uso del ciclado rápido de campo a 9.4 T permitió la lectura de RMN resuelta por sitio, abriendo nuevas vías para la caracterización y manipulación de estos complejos sistemas cuánticos.