✨︎ Resumen (TL;DR):
- Físicos detallan cómo los relojes de iones atrapados podrían medir el tiempo en un estado de superposición cuántica.
- La investigación demuestra de forma teórica que las fluctuaciones cuánticas alteran el paso del tiempo incluso en el cero absoluto.
- Este experimento busca unificar empíricamente la teoría de la relatividad de Einstein con la mecánica cuántica.
Un equipo de científicos propuso un método experimental utilizando relojes atómicos de iones atrapados para demostrar que el tiempo puede existir en superposición cuántica y fluir a múltiples velocidades de forma simultánea. El estudio, publicado el 20 de abril en la revista Physical Review Letters, busca comprobar si un solo reloj puede envejecer a dos ritmos distintos, fenómeno que denominan la paradoja de los gemelos cuánticos.
La investigación fue liderada por Igor Pikovski, físico teórico del Stevens Institute of Technology de Nueva Jersey, en colaboración con especialistas de la Universidad Estatal de Colorado y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST).
“El tiempo juega roles muy diferentes en la teoría cuántica y en la relatividad”, afirmó Pikovski. “Lo que demostramos es que unir estos dos conceptos puede revelar firmas cuánticas ocultas del flujo del tiempo que ya no pueden ser descritas por la física clásica”.
El choque entre Einstein y el mundo cuántico
La relatividad general de Einstein establece que el tiempo no es absoluto. Depende del movimiento y la gravedad, por lo que un reloj en movimiento avanza más lento que uno estático. Sin embargo, la mecánica cuántica plantea un escenario más extremo: la posibilidad empírica de que el dispositivo experimente dos flujos temporales a la vez.
Para probar esta teoría en un laboratorio, el equipo diseñó un marco experimental con especificaciones precisas:
- Utilizar relojes de iones que atrapan partículas individuales de aluminio o iterbio.
- Enfriar estos iones a una temperatura cercana al cero absoluto.
- Manipular el vacío cuántico mediante pulsos láser para crear “estados exprimidos” (squeezed states), forzando a la posición y velocidad del reloj a comportarse cuánticamente.
“Los relojes atómicos ahora son tan sensibles que pueden detectar diminutas diferencias de tiempo causadas solo por las vibraciones térmicas a temperaturas minúsculas”, explicó Gabriel Sorci, candidato doctoral en Stevens y coautor del estudio. “Pero incluso en la temperatura del cero absoluto, el estado fundamental, la velocidad de tic-tac seguirá siendo afectada únicamente por las fluctuaciones cuánticas”.
El equipo ahora se prepara para ejecutar las pruebas físicas en hardware real. “Tenemos la tecnología para generar la compresión requerida y un camino para alcanzar la precisión necesaria en los relojes de iones para observar tales efectos por primera vez”, aseguró Christian Sanner, investigador de la Universidad Estatal de Colorado. De materializarse, este experimento logrará la primera observación directa del tiempo comportándose mecánicamente de forma cuántica.
