Los responsables del estudio han conseguido controlar por primera vez estas exóticas estructuras espaciotemporales, un avance con posibles aplicaciones en relojes atómicos, computación cuántica y materiales inteligentes
Un equipo de investigación de la Universidad de Granada ha desarrollado un método pionero para programar cristales de tiempo, una fase de la materia que oscila periódicamente de manera espontánea, desafiando las reglas convencionales de la física. Publicado como Editor’s Suggestion en la revista Physical Review E, este avance podría tener importantes aplicaciones en campos como la metrología, la computación cuántica y la ingeniería de materiales. Para el desarrollo de este trabajo, los investigadores han utilizado el superordenador PROTEUS del Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional, uno de los más potentes de Andalucía, simulando cómo controlar estos cristales temporales con precisión.
Propuestos teóricamente en 2012 por el Premio Nobel de Física Frank Wilczek, los cristales de tiempo forman estructuras que se repiten en el tiempo, y no sólo en el espacio como los cristales convencionales. La manipulación de estas estructuras, que mantienen un movimiento periódico constante incluso en su estado de menor energía, como un «reloj perpetuo», era hasta ahora un desafío para la ciencia.
El equipo responsable de este trabajo, liderado por los investigadores del Departamento de Electromagnetismo y Física de la Materia y del Instituto Carlos I de la UGR Rubén Hurtado Gutiérrez, Carlos Pérez Espigares y Pablo Hurtado, ha desarrollado un método teórico basado en campos de empaquetamiento no lineales para programar estos cristales a voluntad.
Los resultados del estudio sitúan a la UGR en la vanguardia de la física de no equilibrio, con gran potencial para impulsar tecnologías del futuro. El siguiente paso, según señalan
los responsables del trabajo, consistirá en poner a prueba este método de control teórico en experimentos de laboratorio.
Un descubrimiento con aplicaciones interesantes
Mediante simulaciones en el superordenador PROTEUS (con 2.400 núcleos y 12 TB de RAM), los científicos de la Universidad de Granada han demostrado que pueden inducir diferentes tipos de cristales de tiempo, controlando el número y la dinámica de los condensados. Además, se ha identificado una «fase explosiva», donde estos cristales temporales emergen abruptamente, como en las transiciones de fase discontinuas en otros sistemas físicos.
El avance que supone el control de cristales temporales puede tener importantes implicaciones tecnológicas, como la posibilidad de desarrollar relojes atómicos ultraestables para GPS de altísima precisión, materiales programables (robótica blanda, metamateriales) o la protección frente a decoherencia de qubits en computación cuántica, reduciendo así la posibilidad de errores.
Contacto
Pablo Hurtado. Departamento de Electromagnetismo y Física de la Materia
Teléfono: 958241000. Ext. 20189
Correo electrónico: phurtado@onsager.ugr.es
Referencia bibliográfica (texto íntegro del estudio)
R. Hurtado-Gutiérrez, C. Pérez-Espigares and Pablo I. Hurtado, «Programmable time crystals from higher-order packing fields»
Phys. Rev. E 111, 034119 (2025), https://doi.org/10.1103/PhysRevE.111.034119; también disponible en arXiv:2406.08581.
Descripción de las imágenes
abstract fractal star shape
Imagen 1. Ilustración artística de un cristal de tiempo programable con varios condensados en rotación. Imagen: starline (www.freepik.es)
Imagen 2. Al aumentar la intensidad del campo de empaquetamiento por encima de cierto umbral crítico, aparecen condensados de partículas en rotación, formando un cristal de tiempo.
Imagen 3. La modulación de diferentes campos de empaquetamiento permite controlar el tipo de cristales temporales que emergen.
Imagen 4. Mecanismo de localización espectral de un condensado.
