El último avance en cristales de tiempo es una estructura que no necesita entrada externa


Un tipo de cristal de tiempo recientemente teorizado podría revolucionar el potencial de estas fascinantes estructuras. A diferencia de los cristales de tiempo que se han creado hasta la fecha, no requeriría la aplicación de un estímulo externo para mantener los átomos funcionando.

El método depende de inducir partículas enredadas para que se afecten entre sí (una propiedad como el momento angular) a lo largo de una distancia. Pero para comprender los detalles de este último enfoque, primero debemos dar un paso atrás.

Los cristales de tiempo pueden sonar como un concepto loco de ciencia ficción, pero son un fenómeno real, se teorizó por primera vez en 2012. Desde el exterior, se ven como cristales normales. Pero en el interior, los átomos, dispuestos en una estructura reticular repetitiva normal, se comportan de manera bastante peculiar.

Oscilan, girando primero en una dirección y luego en la otra. Estas oscilaciones, lo que se conoce como "tictac", están bloqueadas a una frecuencia muy regular y particular. Entonces, donde la estructura de los cristales regulares se repite en el espacio, en los cristales de tiempo se repite en el espacio y tiempo – por lo tanto, cristales de tiempo.

Hasta la fecha, los cristales de tiempo producidos experimentalmente han requerido un estímulo externo (como un pulso de radiación electromagnética) en el estado fundamental, o en el estado de menor energía, para inducir su tictac. Esto se logró en 2016, pero desde entonces, se ha debatido si esto se ajusta a lo que imaginamos que sería un cristal en tiempo real.

De hecho, parece que los cristales de tiempo sin un aporte de energía a su estado fundamental son simplemente físicamente imposible, según un documento de 2015. En física esto se conoce como teorema de no ir.

Pero hay una notable excepción a este teorema en lo que respecta a los cristales de tiempo, y es lo que utilizaron Valerii Kozin de la Universidad de Islandia en Reykjavík y Oleksandr Kyriienko de la Universidad de Exeter en el Reino Unido para abordar el problema.

Ese artículo de 2015 supone que las interacciones entre partículas se debilitan con la distancia. En realidad, es una suposición bastante justa: piense en las fuerzas magnéticas o gravitacionales que se debilitan con la distancia, por ejemplo.

Pero hay una práctica excepción. Las partículas que están enredadas tienen una relación que no se debilita con la distancia. La medición del giro de una partícula determinará inmediatamente el giro de su compañero enredado, sin importar qué tan lejos esté.

Según los físicos, en los cristales de tiempo, tal interacción a distancia podría producir teóricamente un estado fundamental de cristal de tiempo que no necesita inyección de energía.

En su nuevo artículo, proponen un sistema de partículas dentro del cristal del tiempo, cada una de las cuales tiene un giro. Demuestran que hay una manera de describir los giros de las partículas enredadas utilizando un modelo de teoría de cuerdas que cumple con la definición del artículo de 2015 de un cristal de tiempo.

Incluso si las partículas giraran fuera de sincronización, las interacciones entre las partículas producirían el tictac de un cristal de tiempo, según los investigadores.

Ahora, este sistema sería increíblemente complicado, con cada partícula capaz de girar en superposición, es decir, en un estado indeterminado de arriba y abajo al mismo tiempo.

De hecho, todo esto podría no ser factible de crear en un entorno de laboratorio. Enredar partículas de esta manera es una idea que funciona bien en papel, pero es poco probable que sea fácil de hacer en la práctica.

Pero los cristales de tiempo en sí mismos eran una idea bastante descabellada cuando se propusieron por primera vez. El futuro aún podría sorprendernos.

La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.

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