Da la hora más exacta y apenas gasta energía. Este reloj cuántico es toda una revolución

Físicos de la Academia de Ciencias de Austria, la Universidad Tecnológica de Chalmers y la Universidad de Malta han presentado un revolucionario diseño para un reloj cuántico. La descripción del dispositivo, publicada en la revista científica Nature Physics, nos indica que es capaz de medir el tiempo con una precisión extrema y, a su vez, ser altamente eficiente, un logro que hasta ahora se consideraba termodinámicamente costoso.

El reloj cuántico que desafía los límites de la energía y la precisión

Empecemos por el principio. Tradicionalmente, la precisión de cualquier reloj, ya sea clásico o cuántico, ha estado ligada a un coste ineludible: la disipación de energía. Cada tic de un reloj es un algo tan irreversible, que consume energía. Esta relación es lineal, es decir, para duplicar la precisión, es necesario duplicar la energía disipada. Este principio ha sido una barrera fundamental en el avance de la tecnología de los relojes.

Sin embargo, el nuevo diseño propuesto por los físicos implicados en la investigación elude esta limitación mediante un ingenioso mecanismo cuántico. Marcus Huber, autor principal del estudio, afirma en el medio Tech Xplore que "la característica principal de nuestro reloj cuántico de muchos cuerpos es que permite que estos eventos subyacentes se transporten de manera coherente, sin producir nunca un evento irreversible en el proceso".

Florian Meier, coautor del estudio, ilustra su trabajo de la siguiente manera: "una sola revolución de la manecilla del reloj cuántico implica una disipación significativamente menor que la de un reloj clásico, cuya manecilla produce continuamente entropía durante su movimiento". De este modo, el aumento de la precisión conlleva un coste energético casi nulo, creciendo de forma logarítmica en lugar de lineal.

Aunque la disipación de energía no es, actualmente, la principal limitación en los relojes de última generación, los investigadores preven que se convertirá en un factor crítico a medida que la tecnología avance. Florian Meier señala que:

Una analogía útil proviene de la informática clásica: durante muchos años, la disipación de calor se consideró insignificante, pero en los centros de datos actuales, que procesan grandes cantidades de información, se ha convertido en una preocupación práctica importante. De igual manera, prevemos que, para ciertas aplicaciones de relojes de alta precisión, la disipación eventualmente impondrá límites.

Y aunque este avance parezca más cercano al terreno de la teoría y sea complicado de analizar para un usuario medio, parece que el equipo de científicos ya está trabajando para llevar el concepto al laboratorio. Simone Gasparinetti, responsable del experimento, afirma que "en Chalmers estamos construyendo actualmente un prototipo de este tipo utilizando circuitos superconductores basados ​​en uniones Josephson. Estos circuitos son similares a los que utilizan para construir un ordenador cuántico empresas como IBM o Google".

La vinculación de termodinámica, tiempo y efectos cuánticos de muchos cuerpos, nos ofrece la posibilidad, no solo de redefinir las reglas del cronometraje, sino que también abre un increíble campo de posibilidades para la nanotecnología y el control temporal de dispositivos cuánticos con una eficiencia energética sin precedentes. ¿Seremos capaces de ir un paso más allá en la comprensión del tiempo?