julio 5, 2022

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Cristales de tiempo ‘imposibles’ pero obedecen a la física cuántica

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En un nuevo experimento, los científicos crearon dos cristales de tiempo dentro del superfluido y los juntaron.

Los cristales de tiempo se consideraban imposibles porque su movimiento perpetuo parecía desafiar las leyes de la física. Sin embargo, usando la física cuántica Los científicos no solo han creado cristales de tiempo, sino que también han demostrado que tienen el potencial de alimentar dispositivos útiles en el futuro.

Los científicos han creado el primer sistema de «cristal de tiempo» de dos cuerpos en un experimento que parece torcer las leyes de la física.

Esto se produce después de que el mismo equipo presenciara recientemente la primera iteración de la nueva fase de la materia.

“Todo el mundo sabe que las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles. Sin embargo, en física cuántica, el movimiento perpetuo es aceptable siempre que mantengamos los ojos cerrados. Al escabullirnos por esta grieta, podemos hacer cristales de tiempo”. — Dr. Samuli Autti

Los cristales de tiempo se consideraban imposibles porque están hechos de átomos que se mueven sin cesar. El hallazgo, publicado hoy (2 de junio de 2022) en la revista Comunicaciones de la naturalezamuestra que no solo se pueden crear cristales de tiempo, sino que tienen el potencial de convertirse en dispositivos útiles.

Los cristales de tiempo son diferentes de un cristal estándar, como metales o rocas, que están formados por átomos dispuestos en un patrón repetitivo regular en el espacio.

Teorizados por primera vez en 2012 por el premio Nobel Frank Wilczek e identificados en 2016, los cristales de tiempo exhiben la extraña propiedad de estar en movimiento constante y repetitivo en el tiempo a pesar de que no hay una entrada externa. Sus átomos están constantemente oscilando, girando o moviéndose primero en una dirección y luego en la otra.

Refrigerador rotatorio Time Crystals

Los investigadores enfriaron el superfluido helio-3 hasta casi el cero absoluto (menos 273,15 °C) dentro de este refrigerador giratorio, donde se crearon y pusieron en contacto dos cristales de tiempo. Crédito: © Universidad Aalto/Mikko Raskinen

Miembro de EPSRC Dr. Samuli Autti, autor principal del Departamento de Física de la Universidad de Lancaster, explicó: “Todo el mundo sabe que las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles. Sin embargo, en física cuántica, el movimiento perpetuo es aceptable siempre que mantengamos los ojos cerrados. Al escabullirnos por esta grieta, podemos hacer cristales de tiempo”.

“Resulta que poner dos de ellos juntos funciona muy bien, incluso si se suponía que los cristales de tiempo no existían en primer lugar. Y ya sabemos que también existen a temperatura ambiente”.

Un «sistema de dos niveles» es un componente básico de una computadora cuántica. Los cristales de tiempo se pueden usar para construir dispositivos cuánticos que funcionan a temperatura ambiente.

Un equipo internacional de investigadores de la Universidad de Lancaster, Royal Holloway London, Landau Institute y universidad aalto en Helsinki observó cristales de tiempo usando Helio-3, que es un isótopo raro de helio con un neutrón ausente. El experimento se llevó a cabo en la Universidad Aalto.

Enfriaron el superfluido de helio-3 a aproximadamente una diezmilésima de grado.[{» attribute=»»>absolute zero (0.0001K or -273.15°C). The researchers created two time crystals inside the superfluid, and brought them to touch. The scientists then watched the two time crystals interacting as described by quantum physics.

Reference: “Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals” 2 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30783-w

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