Confirman la existencia de los enigmáticos cristales de tiempo

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Nature, una de las publicaciones científicas más prestigiosas del mundo, acaba de publicar en su último número un estudio de la Universidad de Maryland, avalando el nacimiento de toda una nueva rama de la Física y dando carta de identidad a algo que hasta hace apenas un año se consideraba una mera especulación. La creación de cristales de tiempo nos conduce hacia formas aún inexploradas de la materia y abre las puertas a una realidad que hasta hace poco se consideraba poco más que un juego matemático.

Cosas como la sal, los copos de nieve o los diamantes son, todos ellos, cristales, lo cual significa que los átomos que los componen están dispuestos en patrones tridimensionales que se repiten. Pero el trabajo que publica Nature nos habla de una nueva fase de la materia, un cristal de tiempo, en la que los átomos se mueven en un patrón que se repite, sí, pero en el tiempo, no en el espacio. Y nos explica exactamente cómo los científicos han conseguido, por primera vez, crear esas extraordinarias estructuras.

Seguir un patrón temporal (en vez de espacial) implica que los átomos de un cristal de tiempo nunca se acomodan en su estado fundamental, cosa que sí hacen los átomos de los cristales convencionales. Por lo general, cuando un material está en su estado fundamental (estado de mínima energía, también conocido como energía de punto cero de un sistema) su movimiento es imposible, porque eso requeriría un gasto de energía de la que ese sistema ya no dispone.

Por eso, los cristales «normales», como un rubí o un diamante, permanecen inmóviles, ya que están en equilibrio y en su estado fundamental. Pero los cristales de tiempo tienen, repetimos, una estructura que no se repite en el espacio, sino en el tiempo, y por lo tanto siguen oscilando incluso en su estado fundamental. Es decir, nunca alcanzan el equilibrio. Lo más perturbador es que esa oscilación cíclica y repetida tiene lugar una y otra vez sin necesidad de utilizar energía alguna. Ante este panorama, los físicos se sienten como exploradores que entraran por primera vez en un continente totalmente desconocido.

Ordenadores cuánticos

Para Andrew Potter, uno de los firmantes del artículo, «hemos abierto las puertas a todo un nuevo mundo de fases no equilibradas. Hemos reunido las ideas teóricas en las que hemos trabajado durante los últimos dos años y hemos conseguido hacerlas realidad en un laboratorio. Con suerte, este es solo el primer ejemplo de los muchos que están por venir». Aunque por ahora es pronto para pensar en aplicaciones concretas, algunas de estas «fases no equilibradas de la materia» podrían resultar tremendamente útiles para almacenar o transferir información en los futuros ordenadores cuánticos.

Potter forma parte del equipo de investigadores que creó con éxito el primer cristal de tiempo a partir de iones (átomos cargados eléctricamente) del elemento Yterbio. Aplicando el campo eléctrico correcto, los científicos lograron hacer levitar diez de estos iones sobre una superficie sólida. Después, empezaron a «golpear» repetidamente esos átomos con un pulso de láser, haciendo que. literalmente, «se dieran la vuelta». Por último, siguieron golpeándolos a un ritmo regular, hasta conseguir que se estableciera un patrón de «volteretas» que se repetía en el tiempo.

Sin embargo, señala Potter, la repetición de las «volteretas» de los átomos sólo se producía la mitad de rápido que los pulsos láser. Lo cual sería como golpear las teclas de un piano dos veces por segundo y que las notas se emitieran solo una vez por segundo. Ese extraño comportamiento cuántico era la «firma» que los investigadores habían predicho al elaborar sus teorías, y ayudó, por lo tanto, a confirmar que el resultado era, realmente, un cristal de tiempo.