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Study with Quizlet and memorize flashcards containing terms like Yo_____(to drink) agua, nosotros_____(should) estudiar hoy, ¿ Tú _____ la física?
- Información general
- Qué es un cristal de tiempo
- Ordenadores cuánticos, nuestros aliados en la búsqueda de los cristales de tiempo
En apenas nueve años los cristales de tiempo han pasado de la imposibilidad física a la realidad práctica. Y es sorprendente que se haya producido un cambio tan brusco en tan poco tiempo. Cuando el físico teórico estadounidense, y ganador del Premio Nobel de Física en 2004, Frank Wilczek propuso su formulación teórica en 2012 buena parte de la comunidad científica se llevó las manos a la cabeza. Y tenía motivos para hacerlo.
La «ocurrencia» de Wilczek era contraria a las leyes de la física, especialmente al segundo principio de la termodinámica. Esta ley fundamental establece que la entropía de un sistema termodinámico aislado siempre se incrementa con el transcurso del tiempo hasta alcanzar un estado de equilibrio termodinámico en el que la entropía es máxima.
Esta definición formal es poco intuitiva, en gran medida debido a que la palabra entropía aparece dos veces en ella. Explicar de forma rigurosa qué es la entropía solo complicaría aún más el artículo, pero, afortunadamente, podemos intuir este concepto de una manera sencilla siempre que, eso sí, aceptemos sacrificar un poco de rigor. La entropía suele formularse como el grado de desorden presente de forma natural en un sistema físico.
Cuando Frank Wilczek propuso la formulación teórica de los cristales de tiempo, en 2012, buena parte de la comunidad científica se llevó las manos a la cabeza
Esta descripción conlleva una simplificación excesiva, pero nos invita a explorar una consecuencia esencial del segundo principio de la termodinámica: la imposibilidad de revertir un fenómeno físico. Además, lo que proponía Wilczek también parecía atentar contra el primer principio de la termodinámica, o principio de conservación de la energía, que establece de forma fundamental que la energía ni se crea ni se destruye; se transforma.
No cabe duda de que los cristales de tiempo no empezaron con buen pie, pero actualmente, y en un giro inesperado de los acontecimientos, representan una línea de investigación extraordinariamente prometedora que mantiene enfrascados a muchos grupos de investigación, como el que dirige el físico español Pablo Hurtado en la Universidad de Granada.
Ante todo un cristal de tiempo es, sencillamente, un cristal, por lo que es una buena idea que comencemos repasando qué es este objeto desde un punto de vista fisicoquímico. Podemos definir un cristal como una estructura de la materia cuyos átomos se disponen de una manera homogénea y ordenada, dando forma a un patrón que se repite periódicamente a lo largo del espacio.
Son muy abundantes en la naturaleza; de hecho, las piedras preciosas, el azúcar y la sal son cristales, entre muchos otros objetos que se originan de una forma completamente natural. Sin embargo, desde un punto de vista fisicoquímico el vidrio no es un cristal debido a que, en realidad, es un objeto con una estructura atómica amorfa.
Fabricar un cristal de tiempo como los que proponía Wilczek requería encontrar la forma de romper de forma espontánea la simetría temporal
Durante una de sus clases en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), a Frank Wilczek se le ocurrió que podría existir un tipo diferente de cristales cuya estructura atómica, en vez de repetirse en el espacio, se repitiese periódicamente a lo largo del tiempo. Es difícil imaginar algo así, y, como hemos visto en los primeros párrafos de este artículo, la comunidad científica acogió la idea con mucho recelo debido a que parecía contravenir las leyes de la física.
Además, fabricar un cristal de tiempo como los que proponía Wilczek requería encontrar la forma de romper de forma espontánea la simetría temporal, y en aquel momento este propósito parecía inabarcable. Un objeto estable y aislado de cualquier perturbación permanece inalterado a lo largo del tiempo, de ahí que preserve la simetría de traslación temporal. Sin embargo, un cristal de tiempo debería ser capaz simultáneamente de preservar su estabilidad y cambiar su estructura cristalina de forma periódica.
Esta idea tiene una implicación que resulta fácil intuir: si observamos el cristal de tiempo en distintos instantes deberíamos percibir que su estructura no es siempre la misma. Debería variar periódicamente, un comportamiento que inevitablemente nos lleva a identificarlo como un nuevo estado de la materia diferente a las fases sólida, líquida, gaseosa y plasmática. En determinadas condiciones también son posibles otros estados de la materia mucho más inusuales, como el Condensado de Bose-Einstein, pero en mayor o menor medida todos estamos familiarizados con estas cuatro fases.
A principios del pasado mes de julio un grupo de investigadores dirigido por el físico estadounidense Joe Randall publicó un artículo científico muy prometedor. En él expone cómo ha utilizado una plataforma de simulación cuántica para describir la creación de un cristal de tiempo discreto actuando sobre el espín de las partículas de un diamante.
Según estos investigadores los ordenadores cuánticos son una herramienta excepcional a la hora de recrear cristales de tiempo
Y tan solo unos días después ha visto la luz otro artículo en el que un segundo grupo de investigación ha utilizado el ordenador cuántico de Google para recrear un cristal de tiempo que consigue evadir el segundo principio de la termodinámica. Según estos investigadores su estrategia describe un objeto capaz de cambiar de fase en intervalos regulares, rompiendo así la simetría temporal y sin invertir en el proceso la más mínima energía. En teoría estamos ante un cristal de tiempo en toda regla.
Según estos investigadores los ordenadores cuánticos son una herramienta excepcional a la hora de recrear cristales de tiempo porque su principio de funcionamiento les permite abordar este problema de una manera eficiente y natural. Lo que plantean es muy interesante debido a que nos coloca un paso más cerca de la obtención de un cristal de tiempo que cumpla todas las condiciones que establece la formulación teórica, y, además, representa una aplicación práctica en la que los ordenadores cuánticos parecen tener mucho que decir.
Probablemente durante los próximos meses seremos testigos de más avances en esta área tan prometedora, y quizá se consolide definitivamente la idea de construir un cristal de tiempo en el interior de un procesador cuántico, como el Sycamore de Google, pero hay algo importante que aún no hemos explorado en este artículo: ¿para qué sirve en la práctica un cristal de tiempo?
Los investigadores que trabajan en el diseño de cristales de tiempo confían en poder utilizarlos para medir el tiempo y la distancia con una precisión extrema
Simón Pedro contestó: «Tú eres el Cristo, el Hijo de Dios vivo». Replicando Jesús le dijo: «Bienaventurado eres Simón, hijo de Jonás, porque no te ha revelado esto la carne ni la sangre ...
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