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Los científicos han creado una nueva fase de la materia, en la que el tiempo tiene dos dimensiones.
La creación de una dimensión “extra” en el tiempo podría cambiar nuestra forma de pensar sobre la materia, además de ayudar a construir ordenadores cuánticos que podrían cambiar el mundo por sí mismos, según los investigadores que la han encontrado.
Y la desconcertante cualidad se descubrió de una forma casi igual de asombrosa: haciendo brillar láseres, con un patrón de pulsos inspirado en la secuencia de Fibonacci, en átomos dentro de un ordenador cuántico.
Cuando los investigadores hicieron eso, encontraron la extraña fase de la materia. Tiene dos dimensiones, pero sigue fluyendo en una sola dirección, según los científicos.
Esto hace que años de investigación teórica se conviertan en realidad experimental, dicen los científicos.
La investigación se recoge en un nuevo artículo, ‘Dynamical topological phase realized in a trapped-ion quantum simulator’, publicado en la revista Nature.
La extraña fase de la materia podría ser de gran utilidad para los científicos que intentan construir ordenadores cuánticos fiables. Esta tecnología podría cambiar el mundo al permitir realizar cálculos que antes hubieran sido prácticamente imposibles, pero ha resultado difícil garantizar que sean lo suficientemente fiables y robustos como para ser utilizados realmente.
En la nueva fase de la materia, la información que se almacena está mucho mejor protegida contra los errores que en otros sistemas que se utilizan actualmente en los ordenadores cuánticos. Eso significa que la información puede mantenerse durante mucho más tiempo, lo que a su vez hará que la computación cuántica sea mucho más probable.
Los ordenadores cuánticos funcionan con qubits, o bits cuánticos, que son como los bits de un ordenador. Están hechos de iones atómicos y pueden estar apagados, encendidos o una combinación de ambos.
Pero la interacción con los qubits puede desestabilizarlos y hacer que los ordenadores que dependen de ellos sean tan propensos a los errores que dejen de ser útiles.
“Incluso si se mantiene a todos los átomos bajo un estricto control, pueden perder su carácter cuántico si hablan con su entorno, se calientan o interactúan con cosas de una manera que no estaba prevista”, dijo Philipp Dumitrescu, del Centro de Física Cuántica Computacional del Instituto Flatiron en la ciudad de Nueva York. “En la práctica, los dispositivos experimentales tienen muchas fuentes de error que pueden degradar la coherencia después de unos pocos pulsos de láser”.
Los científicos necesitan encontrar una manera de hacer que esos qubits sean más robustos y menos dados a cambiar. Una forma ha sido durar con láseres, lo que añade “simetrías” que los hacen más resistentes a los cambios – pero en el nuevo estudio, los científicos añadieron no una sino dos simetrías temporales, utilizando pulsos de láseres que venían en orden pero no se repetían.
La teoría sugería que esto funcionaría creando una disposición especial en el tiempo que añade simetría extra: lo que significa, en efecto, que obtiene una cantidad extra de simetría y resiliencia que toma prestada de una dimensión extra que no existe en realidad.
Pero la teoría no siempre resulta cierta en la computación cuántica, dada la complejidad y el misterio de los sistemas. Ahora los científicos han demostrado que la teoría es correcta en el mundo real.
Los científicos trabajarán ahora para integrar los hallazgos en ordenadores funcionales que puedan basarse en el desconcertante comportamiento para mejorar realmente los ordenadores cuánticos.
“Tenemos esta aplicación directa y tentadora, pero tenemos que encontrar una manera de engancharla a los cálculos”, dijo Dumitrescu en un comunicado. “Ese es un problema abierto en el que estamos trabajando”.
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