Los relojes ópticos podrían revelar la naturaleza cuántica del tiempo

Un equipo de físicos ha demostrado cómo relojes ópticos, que son un tipo de reloj atómico que utiliza frecuencias de luz óptica en lugar de señales de microondas, podrían usarse para demostrar la naturaleza cuántica del tiempo, ayudando a comprender todos los misterios científicos que aún subsisten sobre el tiempo.

Los iones atrapados son plataformas versátiles que se utilizan para la computación cuántica y el cronometraje de máxima precisión, en los llamados relojes iónicos u ópticos, una variedad de relojes atómicos. Los resultados de un nuevo estudio publicado en la revista Physical Review Letters muestran ahora que la combinación de estas capacidades puede revelar una capa más profunda de realidad física: las superposiciones cuánticas del paso del tiempo.

¿El tiempo tiene "capas ocultas" que no comprendemos?

El tiempo suele parecer una de las cosas más sólidas y constantes del Universo: avanza, marca el ritmo de los relojes y organiza la vida cotidiana, sin dudas a la vista sobre su desarrollo. Pero en la frontera entre la relatividad y la mecánica cuántica, esa intuición de firmeza empieza a resquebrajarse.

Un equipo de científicos liderado por el Instituto Tecnológico Stevens, en Estados Unidos, sugiere en el nuevo estudio que los relojes atómicos más avanzados podrían llegar a explorar algo todavía más extraño: que el tiempo, en ciertas condiciones, se comporta de forma "cuántica", o sea básicamente alejado de nuestra comprensión cotidiana y con una dosis mucho mayor de incertidumbre.

Según una nota de prensa, los relojes ópticos basados en átomos e iones ya son capaces de detectar efectos relativistas con una sensibilidad extraordinaria, como la dilatación temporal asociada al movimiento o a la gravedad. La novedad de este estudio es que va un paso más allá: plantea situaciones en las que una descripción clásica del tiempo deja de ser suficiente y aparecen superposiciones cuánticas en su transcurrir.

Descubriendo la esencia cuántica del tiempo

¿Qué significa esto? En líneas generales, si un reloj cuántico no solo “lleva” el tiempo, sino que además su movimiento también obedece a las reglas cuánticas, entonces el propio paso del tiempo puede quedar entrelazado con ese movimiento. Bajo ciertas condiciones, podrían observarse desfasajes de frecuencia y pérdidas de visibilidad, además de correcciones y entrelazamientos inducidos por la dilatación temporal.

Los autores sostienen que todo esto podría llegar a ser visible en relojes iónicos de última generación, especialmente si los átomos se presentan en estados fuertemente comprimidos. Así como el famoso gato de Schrödinger puede imaginarse vivo y muerto a la vez, un reloj podría, en cierto sentido, “tardar más y menos” al mismo tiempo.

Los científicos indican que al combinar relatividad y mecánica cuántica aparecen “firmas cuánticas ocultas” del flujo temporal, que ya no pueden describirse con física clásica. Si estas ideas pueden confirmarse en experimentos se obtendrán dos avances de gran importancia: por un lado, obtener herramientas para diseñar relojes atómicos más precisos y, por otro, descubrir que el tiempo también sigue reglas aún desconocidas a nivel subatómico.

Fuente: Levante - EMV