Físicos enlazaron dos cristales de tiempo con éxito por primera vez

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Físicos enlazaron dos cristales de tiempo con éxito por primera vez

Cristal fractal / Pixabay

Por primera vez, un equipo de físicos en el Reino Unido ha logrado vincular dos cristales de tiempo en un solo sistema en evolución. La investigación sobre este extraño estado de la materia fue publicada en Nature Communications y podría ser increíblemente útil en la computación cuántica. 

Los cristales de tiempo son sistemas de partículas cuánticas observados por primera vez hace dos años. En el presente estudio, fueron elaborados a partir de cuasipartículas llamadas magnones. Estas son la excitación colectiva de un espín de electrones y se asemejan a una onda que se propaga en una red de espín.

Cristales

Mientras que en los cristales «ordinarios» los átomos están dispuestos en una estructura reticular tridimensional sólida, en los cristales temporales se comportan de manera diferente. 

En el primer caso, las rejillas antes mencionadas pueden diferir en configuración, pero cualquier movimiento de las mismas proviene únicamente de influencias externas. En el segundo, los patrones de movimiento de «tic-tac» tienen una frecuencia regular y específica; pero no se explican de la misma manera, por la presencia de influencias externas. 

A medida que los cristales de tiempo alcanzan su estado de energía más bajo posible, ganan estabilidad durante largos períodos de tiempo. En la práctica, esto conduce a una situación en la que la estructura de los cristales ordinarios se repite en el espacio. Sin embargo, en los cristales temporales esto se aplica tanto al espacio como al tiempo. 

El estudio 

Ahora, el equipo dirigido por Samuli Autti de la Universidad de Lancaster realizó una investigación sobre los magnones. Estos se forman cuando un isótopo conocido como helio-3 se enfría a una temperatura de 1/10.000 grados centígrados por encima del cero absoluto, lo cual produce un súper fluido con viscosidad cero y baja presión. 

En tal fluido se forman condensados ​​de Bose-Einstein, cada uno de ellos compuesto por un billón de cuasipartículas. Entonces, los magnones comienzan a cambiar a su estado de energía más bajo, moviéndose muy lentamente y acercándose lo suficiente como para superponerse y formar una nube de átomos de alta densidad. 

Cuando los dos cristales de tiempo entraron en contacto, intercambiaron magnones, lo que a su vez afectó las oscilaciones de cada cristal. En última instancia, se creó un solo sistema que podría funcionar en dos estados separados. Por esta razón los cristales de tiempo tienen un potencial tan grande en relación con las tecnologías cuánticas.

Rotating refrigerator
Los científicos enfriaron helio-3 superfluido hasta casi el cero absoluto (menos 273,15 °C) dentro de este refrigerador giratorio, donde se crearon dos cristales de tiempo y se pusieron en contacto. / Universidad Aalto/Mikko Raskinen

Importancia

El estudio es otro paso hacia el uso potencial de estas estructuras con fines prácticos, ya que contribuirán en el procesamiento de información cuántica.

Por ahora es difícil imaginar que los cristales de tiempo puedan usarse en tal contexto, porque primero se deben resolver una serie de problemas, no obstante es un gran avance. Hace unos meses, otro equipo de investigación anunció la creación de cristales de tiempo a temperatura ambiente, los cuales no necesitaban ser aislados del entorno. 

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