Constituyen una nueva fase de la materia y tuercen las leyes de la física

Los cristales de tiempo cuánticos ya son una realidad: un experimento logró que dos cristales de tiempo acoplados conformen un sistema macroscópico de dos niveles, que evoluciona en el tiempo a partir de extrañas dinámicas cuánticas. El avance podría emplearse para construir dispositivos cuánticos que funcionen a temperatura ambiente, vitales para que los ordenadores cuánticos lleguen a la vida cotidiana.

Un equipo internacional de científicos liderado por la Universidad de Lancaster, en Reino Unido, ha creado el primer sistema de dos cuerpos de “cristal de tiempo”, en un experimento que parece torcer las leyes de la física. Se pensó que los cristales de tiempo eran imposibles de crear, porque están hechos de átomos en movimiento sin fin.

El descubrimiento, publicado en Nature Communications, muestra que no solo se pueden crear cristales de tiempo, sino que tienen potencial para convertirse en dispositivos útiles.

Cristales con otra lógica interna

El “cristal de tiempo” es un un nuevo estado de la materia: una suerte de máquina de movimiento perpetuo (una “actualización” del perpetuum mobile construido hacia 1500 por Leonardo da Vinci) que pone patas arriba a la física fundamental. En resumen, muestra que pueden existir nuevos estados anómalos en la estructura atómica de todo tipo de cuerpos.

Los cristales de tiempo fueron teorizados por primera vez en 2012 por el premio Nobel Frank Wilczek e identificados inicialmente en 2016. Exhiben la extraña propiedad de estar en movimiento constante y repetitivo en el tiempo, aunque no sean “excitados” externamente. Los átomos que los componen están oscilando constantemente, girando o moviéndose primero en una dirección y luego en la otra.

En cambio, en un cristal estándar (como por ejemplo los cristales de hielo) los átomos están dispuestos en un patrón que se repite regularmente en el espacio.

Nada es imposible para la física cuántica

En una nota de prensa, el autor principal del nuevo estudio, el Dr. Samuli Autti, explicó que todo indica que las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles para la física convencional.

Sin embargo, en la física cuántica el movimiento perpetuo es factible “siempre y cuando mantengamos los ojos cerrados”, o sea mientras el observador no intervenga. Al colarse por esa “grieta” de los misterios cuánticos, los investigadores hicieron posible la creación de cristales de tiempo.

En un experimento realizado en la Universidad Aalto de Helsinki, en Finlandia, el grupo de científicos liderado por Autti observó cristales de tiempo utilizando Helio-3, que es un isótopo raro de helio al que le falta un neutrón.

Los investigadores enfriaron el helio-3 a una diezmilésima de grado del cero absoluto (-273,15 °C), consiguiendo crear dos cristales de tiempo dentro de un superfluido, para luego ponerlos en contacto. Posteriormente, comprobaron que los dos cristales de tiempo interactuaron como lo describe la física cuántica.

Los cristales de tiempo acoplados formaron un sistema macroscópico de dos niveles, que evolucionaron en el tiempo determinados intrínsecamente por una retroalimentación no lineal, construyendo dinámicas espontáneas en esos dos niveles y sin requerir intervención externa.

Además de verificar este comportamiento, otros estudios han indicado previamente que los cristales de tiempo también pueden existir a temperatura ambiente.

Precisamente, un “sistema de dos niveles” es un componente básico de un ordenador cuántico. Un sistema de dos niveles (también conocido como sistema de dos estados) es un sistema cuántico que puede existir en cualquier superposición cuántica de dos estados cuánticos independientes.

Los cristales de tiempo podrían usarse para construir dispositivos cuánticos que funcionen a temperatura ambiente, algo que despejaría el camino para su llegada a la vida real, indican los investigadores.

Fuente: Tendencias21