cristal de tiempo
En la física de la materia condensada , un cristal de tiempo es un sistema cuántico de partículas cuyo estado de energía más bajo es aquel en el que las partículas se encuentran en movimiento repetitivo. El sistema no puede perder energía hacia el medio ambiente y llegar al reposo porque ya se encuentra en su estado fundamental cuántico . Debido a esto, el movimiento de las partículas no representa realmente la energía cinética como cualquier otro movimiento, tiene "movimiento sin energía". Los cristales de tiempo fueron propuestos teóricamente por primera vez por Frank Wilczek en 2012 como un método basado en el tiempo.análogo a los cristales comunes: mientras que los átomos en los cristales se organizan periódicamente en el espacio, los átomos en un cristal del tiempo se organizan periódicamente tanto en el espacio como en el tiempo. [1] Varios grupos diferentes han demostrado materia con evolución periódica estable en sistemas que son controlados periódicamente. [2] [3] [4] [5] En términos de uso práctico, los cristales de tiempo pueden algún día ser utilizados como memorias cuánticas . [6]
La existencia de cristales en la naturaleza es una manifestación de la ruptura espontánea de la simetría , que ocurre cuando el estado de menor energía de un sistema es menos simétrico que las ecuaciones que gobiernan el sistema. En el estado fundamental del cristal, la simetría de traslación continua en el espacio se rompe y se reemplaza por la simetría discreta inferior del cristal periódico. Como las leyes de la física son simétricas bajo continuas traducciones tanto en el tiempo como en el espacio, en 2012 surgió la pregunta de si es posible romper la simetría temporalmente y, por lo tanto, crear un "cristal de tiempo" resistente a la entropía . [1]
Si se rompe una simetría de traducción de tiempo discreto (lo que puede ocurrir en sistemas accionados periódicamente), entonces el sistema se denomina cristal de tiempo discreto . Un cristal de tiempo discreto nunca alcanza el equilibrio térmico , ya que es un tipo (o fase) de materia que no está en equilibrio. La ruptura de la simetría temporal solo puede ocurrir en sistemas que no están en equilibrio. [5] De hecho, se han observado cristales de tiempo discreto en laboratorios de física ya en 2016 (publicado en 2017). Un ejemplo de un cristal de tiempo, que demuestra una simetría de tiempo rota y sin equilibrio, es un anillo de iones cargados que gira constantemente en un estado de energía más bajo. [6]
La idea de un cristal de tiempo cuantizado fue teorizada en 2012 por Frank Wilczek , [7] [8] premio Nobel y profesor del MIT . En 2013, Xiang Zhang , un nanoingeniero de la Universidad de California, Berkeley , y su equipo propusieron crear un cristal de tiempo en forma de un anillo de iones cargados en constante rotación. [9] [10]
En respuesta a Wilczek y Zhang, Patrick Bruno ( Instalación Europea de Radiación Sincrotrón ) y Masaki Oshikawa ( Universidad de Tokio ) publicaron varios artículos afirmando que los cristales del espacio-tiempo eran imposibles. [11] [12]
El trabajo posterior desarrolló definiciones más precisas de la ruptura de la simetría de la traducción del tiempo , lo que finalmente condujo a la declaración de Watanabe-Oshikawa "no-go" de que los cristales cuánticos de espacio-tiempo en equilibrio no son posibles. [13] [14] El trabajo posterior restringió el alcance de Watanabe y Oshikawa: estrictamente hablando, demostraron que el orden de largo alcance tanto en el espacio como en el tiempo no es posible en equilibrio, pero la ruptura de la simetría de traducción del tiempo todavía es posible. [15] [16]
