Crean, por primera vez, un cuasicristal de tiempo

Lo mismo hacen los cristales de tiempo, sólo que esas estructuras ordenadas no se replican en las tres dimensiones físicas, sino en la temporal. Es decir, que repiten un patrón de movimiento, reorganizando sus átomos siempre de la misma manera a lo largo del tiempo. Y lo hacen, además, sin detenerse nunca, de una forma constante y sin necesidad de recibir ningún tipo de energía externa.

Aunque los cristales de tiempo se conocen desde 2016 y se fabrican en laboratorio desde 2017, el trabajo de un equipo internacional de científicos, codirigido por Chong Zu, de la Universidad de Washington en San Luis, acaba de lograr algo que no tiene precedentes: la creación de un nuevo tipo de cristal de tiempo llamado 'cuasicristal de tiempo'. Un cuasicristal es un sólido que, como un cristal normal, tiene átomos dispuestos de una manera específica y no aleatoria, pero cuya estructura no se repite.

Esto significa que, a diferencia de un cristal de tiempo estándar, que replica el mismo patrón una y otra vez, un cuasicristal de tiempo nunca repite la forma en que organiza sus átomos. Y debido a que no hay repetición, el cristal vibra a diferentes frecuencias. El hallazgo se acaba de publicar en 'Physical Review X'.

Lo que hace que los cristales de tiempo sean tan importantes es que el proceso se repite indefinidamente y sin necesidad de una fuente externa de energía, como si se tratara de un reloj al que jamás hay que cambiarle la batería. Un cristal de tiempo, por lo tanto, es una nueva fase de la materia que, en teoría, es capaz de un movimiento perpetuo sin gastar energía. Algo que desde hace años pone los dientes largos a investigadores de todo el mundo. La realidad, sin embargo, es que los cristales de tiempo son increíblemente frágiles y sensibles, por lo que sucumben con mucha facilidad a la mínima presión ambiental.

«En teoría -explica Zu-, debería poder continuar para siempre. En la práctica, los cristales de tiempo son frágiles y sensibles al medio ambiente. Pero nosotros pudimos observar cientos de ciclos en nuestros cristales antes de que se derrumbaran, lo cual es impresionante».

Zu y sus colegas construyeron sus cuasicristales de tiempo en el interior de una pequeña porción de diamante de apenas un milímetro de tamaño, que bombardearon con haces de nitrógeno lo suficientemente potentes como para eliminar átomos de carbono, lo que dejó en el interior del diamante espacios en blanco del tamaño de un átomo. La naturaleza odia el vacío, así que los electrones fluyeron rápidamente a estos espacios e inmediatamente comenzaron a interactuar con las partículas vecinas a nivel cuántico. Cada cuasicristal de tiempo representa una red de más de un millón de estos espacios vacíos dentro del diamante, aunque cada uno mide solo un micrómetro (una millonésima parte de un metro).

«Utilizamos pulsos de microondas para que empezaran los ritmos en los cuasicristales de tiempo -explica por su parte Bingtian Ye, investigador del MIT y coautor del articulo-. Las microondas ayudan a crear orden en el tiempo».

La mera existencia de cristales y cuasicristales de tiempo ha servido para confirmar algunas teorías básicas de la mecánica cuántica. Pero, más allá de su utilidad científica, también podrían tener aplicaciones prácticas. Gracias a su fragilidad y gran sensibilidad a fuerzas como el magnetismo, en efecto, los cristales de tiempo podrían usarse como sensores cuánticos extraordinariamente precisos y que nunca necesitan recargarse.

Por no hablar de su potencial en el desarrollo de la computación cuántica. Su capacidad teórica de 'funcionar' para siempre y sin perder energía implica que «podrían almacenar la memoria cuántica durante largos períodos de tiempo, esencialmente como un análogo cuántico de la memoria RAM -apunta Zu-. Estamos muy lejos de ese tipo de tecnología. Pero crear un cuasicristal de tiempo es un primer paso hacia ella».