Los cristales de tiempo son ‘imposibles’, pero están sujetos a la física cuántica

En un nuevo experimento, los científicos crean dos cristales de tiempo dentro de un superfluido y los ponen en contacto.

Durante mucho tiempo se pensó que los cristales de tiempo eran imposibles porque su movimiento perpetuo parece desafiar las leyes de la física. Sin embargo, usando la física cuántica Los científicos no solo han creado cristales de tiempo, sino que ahora también están demostrando que tienen el potencial para alimentar dispositivos útiles en el futuro.

Los científicos han creado el primer sistema de «cristal de tiempo» de dos cuerpos en un experimento que parece torcer las leyes de la física.

Esto ocurre después de que el mismo equipo presenciara recientemente la primera interacción de una nueva fase del asunto.

Todo el mundo sabe que las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles. Sin embargo, en física cuántica, el movimiento perpetuo está bien siempre y cuando cerremos los ojos. Al colarnos por esa grieta podemos hacer cristales de tiempo.” — Dr.. Samuli Autti

Durante mucho tiempo se ha creído que los cristales de tiempo son imposibles porque están hechos de átomos en movimiento sin fin. El descubrimiento publicado hoy (2 de junio de 2022) en la revista Comunicaciones de la naturalezamuestra que no solo se pueden crear cristales de tiempo, sino que también se pueden convertir en dispositivos útiles.

Los cristales de tiempo difieren de los cristales estándar, como minerales o rocas, que consisten en átomos dispuestos en un patrón que se repite regularmente en el espacio.

Desarrollados por primera vez en 2012 por el premio Nobel Frank Wilczek y definidos en 2016, los cristales de tiempo exhiben la propiedad peculiar de ser estacionarios, repitiendo el movimiento en el tiempo a pesar de que no hay una entrada externa. Sus átomos están constantemente oscilando, girando o moviéndose primero en una dirección y luego en la otra.

Refrigerador de cristales de tiempo

Los investigadores enfriaron helio-3 superfluido líquido hasta casi el cero absoluto (menos 273,15 grados Celsius) dentro de este refrigerador giratorio, creando dos veces cristales y manteniéndolos al alcance. Crédito de la imagen: © Universidad Aalto / Mikko Raskinen

El becario de EPSRC, el Dr. Samoli Ooty, autor principal del Departamento de Física de la Universidad de Lancaster, explicó: «Todo el mundo sabe que las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles. Sin embargo, en física cuántica, el movimiento perpetuo está bien siempre que cerremos los ojos. Al deslizarnos a través de esta grieta podemos hacer cristales de tiempo.

«Resulta que ponerlos juntos funciona muy bien, incluso si los cristales de tiempo no estaban presentes en primer lugar. Y ya sabemos que también están presentes a temperatura ambiente».

El «sistema de dos niveles» es un bloque de construcción fundamental de una computadora cuántica. Los cristales de tiempo se pueden utilizar para construir dispositivos cuánticos que funcionan a temperatura ambiente.

Un equipo internacional de investigadores de la Universidad de Lancaster, Royal Holloway London, el Instituto Landau y Universidad Aalto En Helsinki, se observaron cristales de tiempo usando helio-3, un isótopo raro de helio al que le falta un neutrón. El experimento se llevó a cabo en la Universidad Aalto.

Enfriaron el helio-3 superfluido a aproximadamente una décima de mil grados de[{» attribute=»»>absolute zero (0.0001K or -273.15°C). The researchers created two time crystals inside the superfluid, and brought them to touch. The scientists then watched the two time crystals interacting as described by quantum physics.

Reference: “Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals” 2 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30783-w

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