Pesquisadores da TU Wien demonstraram que correlações quânticas podem estabilizar cristais de tempo, estruturas que oscilam no tempo sem drivers externos. Contrariando crenças anteriores, essas flutuações quânticas aprimoram em vez de perturbar os padrões rítmicos. A descoberta, alcançada usando uma rede de partículas presas por laser, oferece novas perspectivas sobre sistemas quânticos de muitos corpos.
Cristais de tempo representam um fenômeno quântico fascinante em que sistemas desenvolvem espontaneamente padrões temporais repetitivos sem qualquer temporizador externo, semelhante a como cristais espaciais formam estruturas ordenadas a partir de líquidos desordenados.
Há mais de uma década, físicos quânticos exploram se tal quebra de simetria baseada no tempo é possível. Anteriormente, cristais de tempo eram considerados viáveis apenas em sistemas específicos como gases quânticos, onde flutuações quânticas aleatórias podiam ser ignoradas em favor de valores médios. No entanto, Felix Russo do Instituto de Física Teórica da TU Wien, trabalhando na equipe do Prof. Thomas Pohl, mostrou o contrário.
"Esta questão tem sido objeto de pesquisa intensiva na física quântica por mais de dez anos," diz Russo. Os cálculos de sua equipe revelam que correlações quânticas entre partículas—antes consideradas como impedindo a formação de cristais de tempo—na verdade a possibilitam. "Agora mostramos que são precisamente as correlações físicas quânticas entre as partículas, que anteriormente se pensava que impediam a formação de cristais de tempo, que podem levar ao surgimento de fases cristalinas temporais."
Os pesquisadores investigaram uma rede bidimensional de partículas confinadas por feixes de laser. Devido a interações quânticas, o estado da rede começa a oscilar, exibindo comportamento rítmico auto-organizado que surge puramente de interações entre partículas. Esse comportamento coletivo espelha fenômenos como anéis de fumaça formando padrões regulares sem influência externa.
Publicada em Physical Review Letters (2025, volume 135, número 11), o estudo de Russo e Pohl avança o entendimento de sistemas quânticos de muitos corpos. Ele abre o caminho para inovações em tecnologias quânticas e medições quânticas de alta precisão.