Cristales de tiempo: Investigadores logran un sistema cuántico que oscila en un patrón periódico al ser excitado por un láser continuo, abriendo nuevas posibilidades en la física y tecnología cuántica
En un logro destacado para la ciencia argentina, físicos del Centro Atómico Bariloche han desarrollado “cristales de tiempo”, un sistema que oscila de manera periódica en el tiempo cuando es excitado por un láser continuo.
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Este avance, que ha sido publicado en la prestigiosa revista Science, representa un paso significativo en el campo de la física cuántica.
El concepto de los cristales de tiempo
La mayoría de los materiales sólidos que encontramos en nuestra vida diaria, como el hielo, la sal, el azúcar y los metales, tienen estructuras cristalinas. Sus átomos y moléculas se organizan en patrones regulares y periódicos en el espacio.
Inspirado por esta característica, el físico ganador del Nobel, Frank Wilczek, propuso hace una década que la materia podría también tener una periodicidad en el tiempo, formando así “cristales de tiempo”.
A pesar de que estudios posteriores desestimaron esta idea en su forma original, la investigación continuó, y los físicos argentinos finalmente han logrado hacer realidad este concepto teórico.
La hazaña del equipo argentino
Alex Fainstein y su equipo del Conicet en el Centro Atómico Bariloche, en colaboración con el Instituto Balseiro, han sido los pioneros detrás de este descubrimiento. Utilizando un láser continuo y una “nanocavidad”, lograron inducir oscilaciones periódicas en el tiempo en un sistema cuántico.
“Estamos felices, porque es un Science hecho completamente acá”, comentó Fainstein, resaltando que, excepto por el dispositivo fabricado en Alemania, toda la investigación teórica y experimental fue realizada en Argentina.
El funcionamiento de los cristales de tiempo
Los cristales de tiempo se crean mediante la interacción de un láser continuo con una microcavidad óptica que confina tanto la luz como las vibraciones mecánicas. Ignacio Carraro-Haddad, primer autor del paper y doctorando en Física del Instituto Balseiro, explicó:
“Uno dispara un láser hacia la cavidad, que confina la luz y las vibraciones. La luz queda rebotando dentro de la cavidad y, al aumentar la potencia del láser, el sistema empieza a oscilar, generando lo que llamamos cristales de tiempo”.
Implicaciones del descubrimiento
Este descubrimiento tiene profundas implicaciones para el futuro de la tecnología cuántica. Juan Pablo Paz, un reconocido físico que no participó en el estudio, destacó la importancia del trabajo: “Este es un trabajo notable que me causa sana envidia. Es el fruto de estudios de varios años del grupo liderado por Alex Fainstein en el Centro Atómico Bariloche”.
Paz enfatizó que este avance se enmarca en la creciente ciencia y tecnología cuánticas, prometiendo aplicaciones revolucionarias en metrología y procesamiento de información.
Aplicaciones futuras
Aunque el equipo de Fainstein se enfoca en la ciencia básica, las posibles aplicaciones de los cristales de tiempo son numerosas. Una de las áreas más prometedoras es la fotónica integrada, donde la información se procesa directamente con luz, reduciendo la necesidad de convertirla en señales eléctricas y mejorando la eficiencia energética.
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“Nuestro ‘cristal del tiempo’ oscila a decenas de gigahertz, lo cual es relevante para la fotónica integrada”, explicó Fainstein.
Otra aplicación potencial, aunque aún en una fase más teórica, es en la computación cuántica. Las computadoras cuánticas actuales manejan información a través de microondas, y la conversión directa de estas señales a luz podría revolucionar la forma en que se comunican las computadoras cuánticas.
“Nuestra idea es tratar de hacer esa conversión de microondas a luz en el límite de un solo fotón”, concluyó Fainstein.
Reconocimiento y orgullo nacional
El logro del equipo argentino no solo es un avance científico, sino también un motivo de orgullo nacional. “Este trabajo coronó una línea de investigación enteramente concebida e impulsada desde Argentina”, señaló Paz.
Qué son los “cristales de tiempo” que fabricaron en el Centro Atómico Bariloche
Científicos de Argentina y Alemania lograron un avance que podría influir en la tecnología de transmisión ultrarrápida de información.https://t.co/NbMWoj89hw pic.twitter.com/g0gvVaWYcS
— BRC (@BRC_bariloche) May 31, 2024
Con este descubrimiento, los físicos argentinos se posicionan a la vanguardia de una de las áreas más dinámicas y prometedoras de la ciencia moderna, abriendo nuevas puertas para la investigación y las aplicaciones tecnológicas en todo el mundo.
El desarrollo de los cristales de tiempo es un testimonio del talento y la dedicación de los científicos argentinos, que continúan haciendo contribuciones significativas a la ciencia global desde sus laboratorios en Bariloche.
Con este avance, el futuro de la física cuántica y sus aplicaciones parece más brillante y prometedor que nunca.
