Qué son los “cristales de tiempo” que se fabrican en Patagonia Norte 

Un equipo de científicos del Instituto Balseiro, el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN) de la Comisión Nacional de Energía Atómica y el Conicet alcanzaron un logro de importancia internacional. Controlaron distintas fases de un estado sólido de la materia que llaman “cristales de tiempo”, por la periodicidad de sus oscilaciones. Publicaron los resultados en la revista internacional Science.  

El grupo estuvo integrado por Ignacio Carraro-Haddad, Dimitri Chafatinos, Alexander Kuznetsov, Ignacio Papuccio-Fernández, Andrés Reynoso, Axel Bruchhausen, Klaus Biermann,  Paulo Santos, Gonzalo Usaj y Alejandro Fainstein. 

Para hacer la investigación, utilizaron un láser, una mesa óptica y una “nanocavidad” que funciona como una “trampa” de espejos pequeños para acoplar luz, electrones y sonido. Se hicieron experimentos con frecuencias que estaban en rango del ultrasonido, de 20 GHz.  

En los experimentos realizados en Bariloche, los científicos observaron tres fases de cristales de tiempo con comportamientos periódicos y distintas frecuencias en respuesta al aumento de la potencia del láser externo. 

De acuerdo con los investigadores, los resultados con los cristales de tiempo podrían ayudar a traducir señales ópticas y de microondas para desarrollar un procesamiento ultrarrápido de información.También la comprensión aportada podría influir en el mundo de la computación cuántica. 

A través del control de la potencia de un láser externo, los investigadores descubrieron que el “condensado de polaritones” (que está formado por fotones y  polaritones) puede generar su propia dinámica auto-inducida, la cual luego se fija con la frecuencia de vibraciones mecánicas de la misma. “Excitones y polaritones acoplados en un sólido cuántico forman un cristal de tiempo que oscila al ritmo de las vibraciones de los fonones”, escribieron los científicos. 

“Con el láser externo y enfocándose en una única nanocavidad, los físicos lograron marcar el ritmo al “tic tac” del condensador. En la literatura científica contemporánea, esas fases de sistemas de muchas partículas son denominadas  “cristales continuos de tiempo” por la salvedad de tener un estímulo externo independiente del tiempo: el láser manipulado por los científicos”, informó el Instituto Balseiro.  

Ignacio Carraro-Haddad, primer autor y doctorando en el instituto de Bariloche, que depende de la Universidad Nacional de Cuyo y CNEA, dijo: “La observación fue inicialmente experimental. Ya sabíamos que los polaritones y los fonones interactúan fuertemente pero había huecos en las observaciones”. Y añadió: “Diría que el hallazgo más grande fue entender que los experimentos estaban demostrando que el sistema estaba oscilando por su cuenta”. 

“El cristal de tiempo que logramos formar presenta puntos novedosos que no se han visto en otras plataformas, gracias a esta danza polaritón-fonón”, destacó Carraro-Haddad.