Investigadores de la TU Wien han demostrado que las correlaciones cuánticas pueden estabilizar cristales temporales, estructuras que oscilan en el tiempo sin controladores externos. Contrario a creencias previas, estas fluctuaciones cuánticas mejoran en lugar de interrumpir los patrones rítmicos. El descubrimiento, logrado con una red de partículas atrapadas por láser, ofrece nuevas perspectivas sobre sistemas cuánticos de muchos cuerpos.
Los cristales temporales representan un fenómeno cuántico fascinante en el que los sistemas desarrollan espontáneamente patrones temporales repetitivos sin ningún temporizador externo, similar a cómo los cristales espaciales forman estructuras ordenadas a partir de líquidos desordenados.
Durante más de una década, los físicos cuánticos han explorado si es posible tal ruptura de simetría basada en el tiempo. Anteriormente, se pensaba que los cristales temporales eran factibles solo en sistemas específicos como gases cuánticos, donde las fluctuaciones cuánticas aleatorias podían ignorarse en favor de valores medios. Sin embargo, Felix Russo del Instituto de Física Teórica de la TU Wien, trabajando en el equipo del Prof. Thomas Pohl, ha demostrado lo contrario.
"Esta pregunta ha sido objeto de una investigación intensiva en física cuántica durante más de diez años", dice Russo. Los cálculos de su equipo revelan que las correlaciones cuánticas entre partículas —que se creían que impedían la formación de cristales temporales— en realidad la permiten. "Ahora hemos demostrado que son precisamente las correlaciones físicas cuánticas entre las partículas, que anteriormente se pensaba que impedían la formación de cristales temporales, las que pueden llevar a la aparición de fases cristalinas temporales."
Los investigadores examinaron una red bidimensional de partículas confinadas por haces de láser. Debido a las interacciones cuánticas, el estado de la red comienza a oscilar, mostrando un comportamiento rítmico autoorganizado que surge puramente de las interacciones entre partículas. Este comportamiento colectivo refleja fenómenos como los anillos de humo que forman patrones regulares sin influencia externa.
Publicada en Physical Review Letters (2025, volumen 135, número 11), el estudio de Russo y Pohl avanza en la comprensión de los sistemas cuánticos de muchos cuerpos. Abre el camino para innovaciones en tecnologías cuánticas y mediciones cuánticas de alta precisión.