Físicos descubren una forma completamente nueva de medir el tiempo

Cuantificar el tiempo ha sido una voluntad humana desde que hace más de 4000 años, en Egipto, se inventara el primer reloj de sol hasta nuestros días con los más avanzados relojes. No obstante, en la física cuántica, donde los electrones se comportan de una manera imposible de predecir, los métodos tradicionales de medición del tiempo resultan insuficientes. Un cronómetro simplemente no va a funcionar en algunos escenarios. Un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Uppsala ha revelado una posible solución revelando una manera de medir el tiempo en la que no es requerido un punto de inicio preciso.

Esta investigación utiliza el concepto de la física cuántica “estado de Rydberg”. Los átomos de Rydberg son un átomos excitados con uno o varios electrones en estados con un número cuántico principal alto. Esto quiere decir que tienen electrones en estado de energía tan extremadamente altos que orbitan lejos del núcleo del átomo. Este estado de Rydberg se produce mediante la excitación de átomos con láseres de tal manera que estos terminan “inflándose como si fueran globos”. Esta condición lleva a que estos átomos sean especialmente útiles en ingeniería cuántica, sobre todo, en el desarrollo de componentes para ordenadores cuánticos.

Cuando múltiples ‘paquetes de ondas de Rydberg’ coexisten, se generan patrones de interferencia únicos. Estos patrones representan un intervalo de tiempo específico, de tal manera que se puede cuantificar el tiempo transcurrido sin que exista la necesidad de establecer un punto de partida concreto. Este proceso es equiparable al de las ondas en un estanque: mediante la observación de cómo interactúan entre ellas, se puede determinar el origen y la evolución de estas. Si se lanzan suficientes ‘paquetes de ondas de Rydberg’ al mismo estanque atómico, esos patrones únicos representarán cada uno el tiempo distinto que tarda cada paquete de ondas en evolucionar de acuerdo con los demás.

¿Cuál es la necesidad de eliminar el punto de inicio al medir el tiempo?

La principal ventaja de este método analizado en el estudio de la universidad sueca es que elimina la necesidad de sincronizar un reloj o definir un momento cero para cuantificar el tiempo. De esta manera, al analizar la estructura de interferencia se puede determinar que ha transcurrido un tiempo infinitamente inferior a las medidas que acostumbramos a usar sin que sea necesario poner a ‘correr’ un reloj para calibrar un tiempo de, por ejemplo, 4 nanosegundos. Siguiendo el símil con las ondas del estanque, cada onda tendría “unas huellas dactilares únicas” que determinan una cantidad de tiempo única sin que sea necesario establecer un punto de partida y de llegada concretos.

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Este proceso es especialmente útil en experimentos donde establecer un punto de inicio es complicado o resulta impreciso. De hecho, mediante esta forma de cuantificar el tiempo se pueden medir cantidades tan extremadamente breves como 1,7 billonésimas de segundo. Además, ofrece la posibilidad de utilizar diferentes átomos o pulsos láser de distintas energías para ampliar su aplicabilidad en diversas condiciones experimentales.

Gracias a la investigación, este avance representa un hito en la física cuántica, al ofrecer una herramienta innovadora para medir eventos a escalas temporales ínfimas. Al prescindir de un punto de inicio, este enfoque podría transformar nuestra comprensión del tiempo y potenciar el desarrollo de tecnologías cuánticas con aplicaciones revolucionarias.