El primer baile del tiempo: una nueva proeza cuántica abre la puerta a la tecnología del futuro

Un equipo de científicos ha conseguido que un cristal de tiempo, una forma de materia que repite su estructura atómica a lo largo del tiempo, "baile" en sincronía con una onda mecánica, un logro que convierte un objeto de estudio fundamental en una potente herramienta para el futuro tecnológico.

En el universo de la física cuántica, donde las reglas del mundo cotidiano se desvanecen, existe una forma de materia muy extraña: los cristales de tiempo. A diferencia de un diamante, cuya belleza reside en la perfecta repetición de sus átomos en el espacio, un cristal de tiempo ejecuta una coreografía perpetua, repitiendo su estado atómico a intervalos regulares en el tiempo.

Es como un reloj cósmico auto-suficiente, cuyo tic-tac rítmico no necesita engranajes ni baterías, sino que emana de las propias leyes cuánticas que lo gobiernan. Durante años, estas estructuras han sido como bailarines solitarios, girando en su propio mundo aislado, observados, pero nunca tocados.

Bailar en pareja

Sin embargo, científicos de la Universidad de Aalto, en Finlandia, han enseñado a un cristal de tiempo a “bailar en pareja”. Por primera vez, han coreografiado un dúo entre esta exótica fase de la materia y el mundo macroscópico, conectando su ritmo interno con una delicada onda mecánica, según explican en un artículo publicado en la revista Nature Communications.

Para ello, crearon un cristal de tiempo a partir de un colectivo de "magnones" —partículas cuánticas de magnetismo— dentro de un recipiente con helio-3 superfluido, un líquido que fluye sin fricción a temperaturas apenas por encima del cero absoluto. En este estado de frío extremo, los magnones se unen en una danza coherente y sincronizada, formando el cristal de tiempo.

Lo realmente innovador fue “invitar” a un compañero a este baile. Los investigadores generaron una suave ondulación en la superficie del líquido, una onda similar a la que crea una piedra al caer en un estanque. Y entonces, ocurrió la conexión: el movimiento de la onda superficial actuó como una batuta invisible que ajustaba sutilmente el tempo del cristal de tiempo. Su ritmo ya no era una melodía solitaria, sino que respondía a las vibraciones de su entorno.

Mismo ritmo

Es la primera vez que un objeto puramente cuántico, como el cristal del tiempo, y un fenómeno del mundo macroscópico, como una onda en un líquido, se sincronizan en una danza compartida, siguiendo un mismo ritmo a pesar de pertenecer a escalas de la realidad completamente diferentes.

Este diálogo sigue las reglas de la "optomecánica", un campo de la física que estudia la interacción entre la luz y el movimiento. En un sistema optomecánico clásico, la luz (fotones) atrapada en una cavidad, empuja un objeto mecánico diminuto, como un espejo vibrante, y a su vez, el movimiento de ese espejo modifica la luz.

En esta analogía, el cristal de tiempo, con su ritmo cuántico puro y estable, asume el papel de la "luz", mientras que la onda en el líquido actúa como el "objeto mecánico" que vibra. Al demostrar que pueden influirse mutuamente, se crea un puente funcional entre el extraño mundo cuántico y nuestra realidad macroscópica, dos mundos que hasta ahora permanecían separados.

Revolución tecnológica

Al vincular la coherencia de un cristal de tiempo con los principios bien establecidos de la optomecánica, se abre un horizonte de aplicaciones que antes pertenecían al terreno de la especulación.

Los sistemas optomecánicos son la base de los sensores más precisos del mundo, capaces de detectar fuerzas minúsculas o de enfriar objetos hasta su estado de energía más bajo. Ahora, al incorporar un cristal de tiempo en la ecuación, podríamos inspirar tecnologías cuánticas de una sensibilidad sin precedentes, desde dispositivos para almacenar información cuántica hasta instrumentos para desvelar los misterios más profundos del cosmos, como la materia oscura.

Lo que estos científicos han logrado es transformar un objeto de estudio fundamental en una herramienta tangible y potente. Han demostrado que el cristal de tiempo no está condenado a su danza solitaria, sino que puede interactuar, sentir y responder al mundo.