Investigadores de la EPFL han desarrollado un método para medir la duración de eventos cuánticos ultrarrápidos sin usar un reloj externo. Al analizar los cambios en el espín electrónico durante la fotoemisión, encontraron que los tiempos de transición varían significativamente según la estructura atómica del material. Las estructuras más simples provocan retrasos más largos, de 26 a más de 200 attosegundos.
Los físicos han luchado durante mucho tiempo por medir el tiempo a escala cuántica, donde eventos como las transiciones electrónicas ocurren en attosegundos —10^{-18} segundos—. Los métodos tradicionales dependen de relojes externos, que pueden interferir en los delicados procesos cuánticos. Como señala el profesor Hugo Dil de la EPFL, «El problema central es el papel general del tiempo en la mecánica cuántica, y especialmente la escala temporal asociada a una transición cuántica»./n/nPara abordar esto, el equipo de Dil empleó técnicas de interferencia cuántica, evitando cualquier dispositivo de temporización externo. Utilizaron espectroscopia de fotoemisión resuelta en espín y ángulo (SARPES), en la que la luz de sincrotrón excita electrones en un material, provocando que escapen mientras llevan información de espín. Este espín codifica la duración de la transición de los estados de energía iniciales a finales tras la absorción del fotón./n/nLa primera autora, Fei Guo, explica: «Estos experimentos no requieren una referencia externa o reloj, y proporcionan la escala temporal necesaria para que la función de onda del electrón evolucione de un estado inicial a un estado final a mayor energía tras la absorción del fotón»./n/nLos investigadores probaron materiales con diversas geometrías atómicas: cobre tridimensional, diseleniuro de titanio en capas (TiSe₂) y ditelururo de titanio (TiTe₂), y telururo de cobre en forma de cadenas (CuTe). En el cobre, la transición duró unos 26 attosegundos. Los materiales en capas mostraron retrasos de 140 a 175 attosegundos, mientras que el CuTe superó los 200 attosegundos. Estos resultados indican que las estructuras de menor simetría prolongan las transiciones cuánticas./n/nDil destaca el impacto más amplio: «Además de proporcionar información fundamental para entender qué determina el retraso temporal en la fotoemisión, nuestros resultados experimentales ofrecen más conocimiento sobre los factores que influyen en el tiempo a nivel cuántico»./n/nEl estudio, publicado en Newton (DOI: 10.1016/j.newton.2025.100374), contó con colaboradores de instituciones como el Paul Scherrer Institut y la Universidad de Tokio. Este enfoque podría ayudar a diseñar materiales con propiedades cuánticas precisas para tecnologías futuras.
