Las interacciones de partículas permiten una nueva clase de cristal de tiempo, según un estudio de la TU Wien

Física By Mattias Risberg
Particle Interactions Enable a New Class of Time Crystal, TU Wien Study Finds
Investigadores de la TU Wien informan que las correlaciones cuánticas entre partículas pueden producir un orden temporal autosostenido, desafiando la visión de que dichas correlaciones solo perturban los cristales de tiempo.

Científicos de la TU Wien en Viena informan sobre una nueva ruta para producir cristales de tiempo: las correlaciones cuánticas entre partículas pueden crear y estabilizar un ritmo temporal persistente en lugar de destruirlo. Los resultados, publicados en Physical Review Letters, revisan una suposición de larga data de que tales correlaciones desestabilizan necesariamente las fases ordenadas en el tiempo.

Ritmo sin un controlador externo

A diferencia de los fenómenos periódicos típicos que requieren una fuerza externa, un cristal de tiempo exhibe un patrón repetitivo generado internamente en el tiempo. El concepto, propuesto por primera vez en 2012, enfatizaba originalmente un aislamiento extremo para proteger el orden temporal de las fluctuaciones cuánticas. El nuevo estudio muestra que ciertas interacciones cuánticas de muchos cuerpos pueden, en cambio, sustentar un patrón temporal estable y repetitivo.

Orden emergente de las fluctuaciones cuánticas

El equipo descubrió que el comportamiento cuántico colectivo puede transformar lo que serían fluctuaciones irregulares en una oscilación estable. El investigador principal Felix Russo y sus colegas describen cómo las correlaciones entre partículas producen una dinámica coordinada que no es aparente a nivel de partículas individuales, lo que permite que persista un patrón temporal.

Modelo experimental: una red latiente

Implicaciones para la materia cuántica

El estudio destaca que el orden emergente en los sistemas cuánticos puede surgir de interacciones colectivas, lo que sugiere nuevos objetivos experimentales para explorar las fases fuera del equilibrio de la materia cuántica.

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condensed matter quantum time crystals
Mattias Risberg

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Cologne-based science & technology reporter tracking semiconductors, space policy and data-driven investigations.

University of Cologne (Universität zu Köln) • Cologne, Germany

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Q ¿Qué vía hacia los cristales de tiempo proponen los investigadores de la TU Wien?
A Investigadores de la TU Wien informan sobre una nueva vía hacia los cristales de tiempo: las correlaciones cuánticas entre partículas pueden generar y estabilizar un ritmo temporal persistente, en lugar de destruir la fase de tiempo ordenado. El hallazgo, publicado en Physical Review Letters, muestra que ciertas interacciones cuánticas de muchos cuerpos pueden sustentar una oscilación constante y autosostenida en el tiempo sin necesidad de un impulso externo.
Q ¿Cómo desafía este estudio las suposiciones previas sobre las correlaciones cuánticas y los cristales de tiempo?
A El estudio revisa una suposición de larga data que sostenía que las correlaciones cuánticas entre partículas desestabilizan las fases de tiempo ordenado. En cambio, el equipo de la TU Wien demuestra que ciertas interacciones y correlaciones de muchos cuerpos pueden producir y estabilizar un ritmo temporal autosostenido, evidenciando que, en lugar de destruir el orden temporal, las correlaciones pueden respaldarlo y mantenerlo.
Q ¿Qué es un cristal de tiempo, según se describe en el estudio?
A Un cristal de tiempo es un sistema que exhibe un patrón repetitivo generado internamente en el tiempo, sin depender de una fuerza impulsora externa. El concepto, propuesto por primera vez en 2012, destacaba el aislamiento extremo como un medio para proteger el orden temporal de las fluctuaciones cuánticas, aunque el nuevo trabajo muestra que las interacciones colectivas también pueden mantener dicho ritmo.
Q ¿Qué modelo experimental utilizaron los investigadores para ilustrar el efecto?
A Los investigadores modelaron el fenómeno utilizando una configuración experimental descrita como una red oscilante (beating lattice), donde la dinámica cuántica colectiva y las correlaciones de partículas impulsan oscilaciones coordinadas. Esta red oscilante sirve como plataforma para ilustrar cómo el orden emergente puede surgir de las interacciones, produciendo un patrón temporal estable sin necesidad de fuerzas externas.
Q ¿Cuáles son las implicaciones más amplias para la materia cuántica?
A Los hallazgos implican que el orden emergente en los sistemas cuánticos puede surgir de las interacciones colectivas, en lugar de basarse únicamente en el aislamiento. Esta perspectiva sugiere nuevos objetivos experimentales para explorar fases de la materia cuántica fuera del equilibrio, donde los ritmos similares a los de los cristales de tiempo pueden persistir gracias a las correlaciones. Esto apunta a una clase más amplia de orden temporal autosostenido impulsado por la dinámica de muchos cuerpos.

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