Científicos crean “cristales de tiempo”, nueva forma de materia

■ Se cree que sus singulares propiedades podrían contribuir a hacer realidad la computación cuántica ■ “Esto abre la puerta a un mundo de fases de no equilibrio”, señala investigador

Un nuevo tipo de materia –apodado “cristal de tiempo” porque su estructura atómica se repite en la cuarta dimensión, más que en el espacio– ha sido creado por dos equipos de científicos, en una hazaña que en otro tiempo se consideraba teóricamente imposible.

Los cristales normales, que van desde los diamantes hasta los copos de nieve, tienen átomos dispuestos en una estructura tridimensional semejante a una celosía. En cambio, los átomos en los cristales de tiempo, cuya existencia fue sugerida primero en 2012, repiten una pauta en la cuarta dimensión, el tiempo. Esto significa, en esencia, que oscilan en movimiento perpetuo sin influencia externa.

Antes de su creación real, algunos investigadores habían expresado dudas de que alguna vez se pudieran hacer cristales de tiempo, pues la idea de un objeto en movimiento perpetuo rompe las leyes vigentes de la física. Pero se cree que es posible en parte por el extraño comportamiento de la materia en al escala cuántica. Un cristal de tiempo parece ser un sistema cerrado, así que no se pierde energía hacia el mundo exterior. Y también parece tener propiedades similares a las de los superconductores, de modo que los electrones pueden moverse sin resistencia. Esto permite que al menos en teoría el movimiento observado continúe por siempre.

Aunque se cree que las aplicaciones prácticas están muy lejanas, existe la idea de que las singulares propiedades de estos cristales podrían contribuir a hacer realidad la computación cuántica. Existen prototipos de computadoras cuánticas, pero requieren una fuerte protección hasta de la más ligera interferencia del mundo exterior. Los cristales podrían ayudar a proteger la información almacenada, lo cual superaría uno de los mayores obstáculos al uso extendido de computadoras millones de veces más rápidas que las usadas hoy día.

Uno de los equipos, encabezado por investigadores de la Universidad de Maryland, creó el primer cristal de tiempo usando átomos cargados eléctricamente del elemento iterbio. Usó un campo eléctrico para levitar 10 de estos átomos sobre una superficie, y luego los golpeó repetidas veces con un pulso de un láser. Los átomos comenzaron a saltar por sí mismos en una pauta regular, pero en forma extraña: más que moverse al ritmo de los pulsos de láser, lo hacían a la mitad del ritmo.

Los investigadores compararon esto con golpear dos veces una tecla del piano pero obtener una sola nota, o apretar con regularidad una esponja pero verla repuntar sólo al segundo apretón. Al parecer esto es un signo revelador de un cristal de tiempo.

Avalado por Nature

La noticia de esta aparente creación fue revelada en octubre del año pasado, pero el mundo científico habían estado esperando ver los detalles completos en una revista revisada por pares.

Ahora el equipo de Maryland y otro encabezado por expertos de la Universidad Harvard han publicado documentos en Nature, una de las principales revistas del mundo. El profesor Andrew Potter, de la Universidad de Texas en Austin, integrante del equipo dirigido por Maryland, comentó: “Esto abre la puerta a todo un mundo de fases de no equilibrio. Hemos tomado las ideas teóricas que habíamos estado repasando en los dos años pasados y en realidad lo construimos en el laboratorio. Esperamos que sea apenas el primer ejemplo y que vengan muchos en adelante”.

Sin embargo, en un comentario publicado por Nature, un destacado experto en el campo sugirió que se requiere más investigación para demostrar sin lugar a dudas que los cristales de tiempo existen.

El profesor Chetan Nayak, de la Universidad de California en Santa Bárbara, escribió que, con base en nuestro conocimiento actual, había sido natural ver si era posible “romper espontáneamente la simetría traslacional en el tiempo de las leyes de la física”. Pero añadió que es posible que el inusitado movimiento de salto visto en los presuntos cristales de tiempo no dure para siempre.

“Ambos grupos presentaron evidencia de un cristal de tiempo”, señaló Nayak, “pero sus resultados combinados apuntan a la necesidad de experimentos que muestren en verdad que las oscilaciones se mantienen en fase durante periodos extensos y no son detenidas por las inevitables fluctuaciones”.