Redaccion Optimista
Con un «cristal de luz», investigadores abren una ventana experimental hacia los agujeros negros
Un equipo de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), en colaboración con el Collège de France, ha logrado convertir una red óptica —un “cristal de luz” formado por láseres— en un simulador capaz de reproducir propiedades cuánticas asociadas a los agujeros negros. El trabajo, publicado en la revista Physical Review Letters, acerca la abstracción matemática de algunos modelos teóricos al terreno tangible del laboratorio, abriendo nuevas esperanzas para la física experimental.
La propuesta parte de un objetivo ambicioso: estudiar, en condiciones controladas, fenómenos que hasta ahora parecían confinados a las profundidades del cosmos. Para ello los investigadores emplean átomos ultrafríos atrapados en una estructura creada por haces láser y aplican una agitación periódica, una técnica conocida como ingeniería de Floquet. Al “agitar” el cristal de luz, el movimiento individual de los átomos se suprime y emerge una dinámica colectiva dominada por interacciones efectivas entre todas las partículas. De ese modo, una configuración más simple adquiere propiedades similares a las del modelo de Sachdev-Ye-Kitaev (SYK), herramienta teórica central en el estudio del caos cuántico y la propagación de la información.
Charles Creffield, investigador del Departamento de Física de Materiales de la UCM y coautor del estudio, resumió la idea con claridad: en lugar de fabricar un sistema extremadamente complejo, basta con agitar periódicamente uno mucho más sencillo para que aparezca de forma natural la física buscada. Las simulaciones numéricas del equipo muestran que el sistema reproduce dos huellas distintivas de esa física extrema: un alto grado de caos cuántico y una rápida expansión del entrelazamiento cuántico, fenómenos claves para comprender cómo se dispersa la información en sistemas complejos.
Más allá de la fascinación por los agujeros negros, estas investigaciones tienen implicaciones prácticas. Las mismas cuestiones que interesan a quienes exploran la gravedad cuántica también afectan el estudio de materiales superconductores y el desarrollo de tecnologías cuánticas futuras. Uno de los atractivos del avance es su viabilidad: la estrategia podría implementarse con plataformas de átomos fríos ya existentes en numerosos centros de investigación.
Fernando Sols, catedrático de la UCM y coautor del estudio, destacó que el trabajo abre la puerta a estudiar comportamientos cuánticos extremos en entornos de laboratorio altamente controlables. Los investigadores planean ahora trasladar la técnica a gases de átomos fermiónicos, añadir distintos grados de desorden controlado y explorar configuraciones más complejas. Si esos pasos prosperan, los laboratorios podrían convertirse en pequeñas ventanas experimentales hacia fenómenos que antes parecían lejanos, acercando la teoría y la experimentación como nunca antes.
Foto de portada: Recreación del comportamiento teórico de un átomo en laboratorio | 123RF/asgraphicsb24.CAB/DR. Fuente: Agencia Servimedia.
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