Nuevos cálculos sugieren que los cristales temporales, antes vistos como una rareza cuántica, podrían servir como bloques de construcción para relojes cuánticos de alta precisión. Investigadores analizaron sistemas de partículas cuánticas y encontraron que los cristales temporales mantienen mejor la precisión al medir intervalos de tiempo cortos en comparación con las fases convencionales. Este desarrollo podría ofrecer alternativas a las tecnologías actuales de medición del tiempo.
Los cristales temporales representan un fenómeno peculiar en la física cuántica, caracterizado por estructuras que se repiten en el tiempo en lugar del espacio. A diferencia de los cristales ordinarios con patrones atómicos repetidos, los cristales temporales ciclan espontáneamente a través de configuraciones sin una fuerza externa, similar al agua que se congela en hielo a bajas temperaturas. Un equipo liderado por Ludmila Viotti en el Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics en Italia examinó un sistema que involucra hasta 100 partículas cuánticas, cada una con dos estados de espín, similar a las caras de una moneda. Esta configuración puede operar en una fase de cristal temporal, con oscilaciones espontáneas, o en una fase normal sin dicho ciclo. Los investigadores evaluaron el rendimiento del reloj —precisión y exactitud— en ambos estados. «En la fase normal, si quieres resolver intervalos de tiempo más pequeños, perderás precisión de forma exponencial. En la fase de cristal temporal, para la misma resolución, puedes obtener una precisión mucho mayor», explicó Viotti. Típicamente, los relojes basados en espín degradan su precisión para mediciones más cortas, como segundos frente a minutos, pero este problema se reduce en la configuración de cristal temporal. Mark Mitchison en el King’s College London señaló que, aunque los cristales temporales intuitivamente se adaptan a la fabricación de relojes debido a sus oscilaciones inherentes, faltaba previamente un análisis detallado de sus ventajas. Su trabajo anterior demostró que casi cualquier secuencia de eventos puede formar un reloj, pero los ritmos autosostenidos proporcionan una base más sólida. Krzysztof Sacha en la Jagiellonian University en Polonia destacó que los cristales temporales se conocen desde hace aproximadamente una década, pero las aplicaciones prácticas siguen siendo esquivas. Los comparó con los cristales convencionales usados en joyería y procesadores, expresando esperanza por usos tecnológicos similares. Tales relojes probablemente no superarán a los más avanzados del mundo, basados en átomos ultracoldos, pero podrían rivalizar con sistemas dependientes de satélites como GPS, que son vulnerables a interferencias. Además, los relojes de cristal temporal podrían detectar campos magnéticos, ya que las disrupciones alterarían su ritmo. Sin embargo, Viotti enfatizó la necesidad de más comparaciones con otros sistemas de relojes y validación experimental usando espines reales. Los hallazgos aparecen en Physical Review Letters.