{"id":12354,"date":"2024-06-04T07:00:11","date_gmt":"2024-06-04T07:00:11","guid":{"rendered":"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/?p=12354"},"modified":"2024-06-18T00:01:14","modified_gmt":"2024-06-18T00:01:14","slug":"crearon-cristales-de-tiempo-un-material-con-potencialidad-para-la-computacion-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/crearon-cristales-de-tiempo-un-material-con-potencialidad-para-la-computacion-cuantica\/","title":{"rendered":"Crearon \u201ccristales de tiempo\u201d, un material con potencialidad para la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica"},"content":{"rendered":"

Un grupo de cient\u00edficos de la CNEA, CONICET, INN y el Instituto Balseiro lograron, con colaboraci\u00f3n de colegas de Alemania, la fabricaci\u00f3n de un material que sigue patrones de periodicidad temporal y lo llamaron “cristales de tiempo”. El avance podr\u00eda influir en la tecnolog\u00eda de transmisi\u00f3n ultrarr\u00e1pida de informaci\u00f3n.<\/strong><\/span><\/p>\n

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Tras una serie de experimentos, un equipo binacional argentino-alem\u00e1n, en el que participan investigadores de CNEA, CONICET, INN, junto a docentes y egresados del Instituto Balseiro, logr\u00f3 crear en un material s\u00f3lido un estado din\u00e1mico novedoso a nivel mundial y el reporte de ese avance acaba de ser publicado en la prestigiosa revista internacional Science.<\/p>\n

Al nuevo material lo denominan \u201ccristal de tiempo\u201d, por la periodicidad de sus oscilaciones en ausencia de una perturbaci\u00f3n externa dependiente del tiempo. Utilizaron un l\u00e1ser, una mesa \u00f3ptica y una \u00fanica \u201cnanocavidad\u201d, que funciona como una \u201ctrampa\u201d de espejos diminutos, para acoplar luz, electrones y sonido. El reporte acaba de ser publicado en la prestigiosa revista internacional Science.<\/p>\n

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Los “cristales de tiempo” podr\u00edan impactar en el desarrollo de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/span><\/p><\/div>

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Los co-autores del desarrollo destacaron que las frecuencias medidas en los experimentos son del rango del ultrasonido, de 20 GHz. Este avance podr\u00eda ayudar a traducir se\u00f1ales \u00f3pticas y de microondas para desarrollar un procesamiento ultrarr\u00e1pido de informaci\u00f3n e incluso impactar en el desarrollo de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, seg\u00fan afirman los autores del paper.<\/p>\n

El grupo inform\u00f3 que mediante el control de la potencia de un l\u00e1ser externo descubri\u00f3 que el sistema, formado a partir de la interacci\u00f3n entre luz, electrones y sonido, genera su propia din\u00e1mica oscilatoria donde todo el sistema oscila al un\u00edsono, como el \u201ctic tac\u201d de un reloj, con una frecuencia determinada por la frecuencia de las vibraciones mec\u00e1nicas.<\/p>\n

En otras palabras, con un l\u00e1ser externo que impacta en una \u00fanica nanocavidad, primero generaron un \u201ccondensado de polaritones\u201d, producto de la interacci\u00f3n entre la luz (fotones) con los electrones. Luego, ese condensado genera vibraciones mec\u00e1nicas (fonones) de la nanocavidad, las cuales retroalimentan el sistema y fijan la frecuencia de oscilaci\u00f3n. As\u00ed los f\u00edsicos lograron crear lo que en la literatura cient\u00edfica contempor\u00e1nea se denomina \u201ccristales continuos de tiempo\u201d.<\/p>\n

Tiempo y patrones<\/h4>\n

El concepto de \u201ccristal de tiempo\u201d original fue propuesto en 2012 por el Premio Nobel en F\u00edsica Frank Wilczek, en una analog\u00eda con los cristales ordinarios, que siguen patrones en su organizaci\u00f3n espacial.<\/p>\n

Wilczek propuso que la materia s\u00f3lida pod\u00eda tambi\u00e9n ser peri\u00f3dica en el tiempo en su estado m\u00e1s estable. Esto es, que el material podr\u00eda tener oscilaciones con un dado patr\u00f3n en el tiempo, sin necesidad de perturbaciones externas. Sin embargo diversos trabajos en el mundo demostraron que ese concepto \u2013en su planteo original- era incorrecto.<\/p>\n

\u201cComo varias veces pasa en ciencia, la propuesta de Wilczek, aunque equivocada, gener\u00f3 preguntas y sirvi\u00f3 de semilla para la aparici\u00f3n de distintas propuestas alternativas como \u2018los cristales de tiempo\u2019 que investigamos en este trabajo, sistemas interactuantes que presentan una respuesta peri\u00f3dica inducida por la perturbaci\u00f3n de un l\u00e1ser externo continuo\u201d, explic\u00f3 Gonzalo Usaj, uno de los autores del art\u00edculo de Science. Usaj es docente del Instituto Balseiro, dependiente de la Comisi\u00f3n Nacional de Energ\u00eda At\u00f3mica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (UNCUYO), e investigador del CONICET en el Centro At\u00f3mico Bariloche (CNEA).<\/p>\n

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Los investigadores utilizaron un l\u00e1ser, una mesa \u00f3ptica y una \u00fanica \u201cnanocavidad\u201d, que funciona como una \u201ctrampa\u201d de espejos diminutos, para acoplar luz, electrones y sonido.<\/span><\/p><\/div>

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En los experimentos realizados en Bariloche, los cient\u00edficos observaron tres fases de cristales de tiempo con comportamientos peri\u00f3dicos y distintas frecuencias en respuesta al aumento de la potencia del l\u00e1ser externo. Primero observaron cristales \u201ccontinuos\u201d cuando el l\u00e1ser tiene una potencia relativamente baja y donde el condensado empieza a oscilar a una frecuencia determinada por el propio condensado.<\/p>\n

Luego observaron una fase de cristales \u201cestables\u201d cuando se usa una potencia de l\u00e1ser mayor y el condensado fija su frecuencia con la de las vibraciones mec\u00e1nicas de la nanocavidad, tambi\u00e9n de forma peri\u00f3dica como un reloj. Y finalmente, al aumentar m\u00e1s la potencia del l\u00e1ser, midieron una fase de cristales \u201cdiscretos\u201d, cuando el sistema oscila a la mitad de la frecuencia previa, correspondiente al ultrasonido (20 Gigahertz).<\/p>\n

Ante la consulta de c\u00f3mo se dieron cuenta de lo que observaban en los experimentos, Ignacio Carraro-Haddad, primer autor del paper reci\u00e9n publicado y Doctorando en F\u00edsica del Instituto Balseiro, dijo: \u201cLa observaci\u00f3n fue inicialmente experimental. Ya sab\u00edamos que los polaritones y los fonones interact\u00faan fuertemente pero hab\u00eda huecos en las observaciones\u201d. Y agreg\u00f3: \u201cDir\u00eda que el hallazgo m\u00e1s grande fue entender que los experimentos estaban demostrando que el sistema estaba oscilando por su cuenta\u201d.<\/p>\n

Miradas de colegas<\/h4>\n

\u201cEl experimento realizado es una demostraci\u00f3n prodigiosa del acoplamiento entre tres tipos de part\u00edculas en un material cristalino: fotones, electrones y excitaciones de densidad. En este experimento, los tres tipos de part\u00edculas se coordinan espont\u00e1neamente para producir emisi\u00f3n de luz que oscila en el tiempo con un periodo preciso\u201d, dijo el f\u00edsico Alberto Amo, investigador en CNRS – Universidad de Lille, Francia.<\/p>\n

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En el Laboratorio de Fot\u00f3nica y Optoelectr\u00f3nica, ubicado en el Centro At\u00f3mico Bariloche, trabajan investigadores de la CNEA, el CONICET y el INN.<\/span><\/p><\/div>

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Por su parte, la f\u00edsica Cecilia Cormick, profesora de la Universidad Nacional de C\u00f3rdoba e investigadora de CONICET, que al igual que Amo no particip\u00f3 en esta investigaci\u00f3n, coment\u00f3: \u201cEs impresionante que se pueda llevar adelante experimentos tan sofisticados como \u00e9stos en Argentina, y tambi\u00e9n es notable el modelado te\u00f3rico. Es una l\u00ednea que implica muchos a\u00f1os de exploraci\u00f3n de una plataforma cu\u00e1ntica novedosa, y un trabajo de descifrado de sus propiedades que es adem\u00e1s el primer paso para aprender a controlar esta plataforma\u201d.<\/p>\n

\u201cEs una alegr\u00eda ver el trabajo del grupo de Bariloche plasmado en un art\u00edculo publicado en Science. El grupo llev\u00f3 la complejidad m\u00e1s all\u00e1 de la frontera previamente explorada. Mediante un flujo de radiaci\u00f3n l\u00e1ser intensa, lograron que estas part\u00edculas tengan propiedades novedosas. En particular, se autogenera una estructura peri\u00f3dica en el tiempo que no coincide con la frecuencia sino que duplica su per\u00edodo (\u2026) Se crea as\u00ed un estado que oscila en el tiempo con per\u00edodo propio, un cristal en el tiempo\u201d, coment\u00f3 por su parte Horacio M. Pastawski, Acad\u00e9mico de N\u00famero de la Academia Nacional de Ciencias, e investigador en la Universidad Nacional de C\u00f3rdoba e Instituto de F\u00edsica Enrique Gaviola.<\/p>\n

Un detalle a destacar es que casi la totalidad del trabajo experimental fue realizado en Bariloche, por docentes e investigadores del Instituto Balseiro y del Centro At\u00f3mico Bariloche, la Comisi\u00f3n Nacional de Energ\u00eda At\u00f3mica (CNEA), el Consejo Nacional de Investigaciones Cient\u00edficas y T\u00e9cnicas (CONICET) y el Instituto de Nanociencia y Nanotecnolog\u00eda (INN). El crecimiento del material semiconductor de las nanocavidades y algunas mediciones espec\u00edficas fueron realizados en el Paul-Drude-Institut, de Alemania.<\/p>\n

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Autora: Laura Garc\u00eda Oviedo (Comunicaci\u00f3n y Prensa del Instituto Balseiro)<\/span><\/p>\n

Fuente: CNEA<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/section>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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