Un Reloj Atómico Óptico del MIT con Optimización Cuántica para medir el Tiempo del Futuro

¿Recuerdas esa famosa frase de que ”el tiempo es relativo”? Pues no podía tener más razón.
Si miramos atrás en la historia, nos damos cuenta de que el ser humano siempre ha buscado
formas de medir el tiempo, adaptándose a lo que observaba en la naturaleza. Desde los relojes
de sol que seguían la sombra proyectada, hasta los relojes mecánicos con su inconfundible
tic-tac, todos se basan en lo mismo: fenómenos físicos que se repiten una y otra vez, como un
latir constante. Al contar esas repeticiones, logramos poner nombre al tiempo que transcurre,
aunque en realidad lo único que hacemos es seguir el compás de la naturaleza.

Con esta idea en mente, entenderás que un reloj no es más que un sistema físico que varía
periódicamente de forma estable. Necesitamos esa estabilidad porque, si no, sería como un
latido cardiaco irregular: no nos serviría para medir nada.  Con el tiempo, hemos requerido
relojes cada vez más precisos. Ya no nos basta con saber qué hora del día es, sino que
necesitamos minutos, segundos, milisegundos… y los necesitamos con precisión porque si no, hay problemas que no pueden resolverse.

Aunque esto ya supone medir tiempos muy pequeños, los físicos apuntan al siguiente gran paso: los relojes ópticos, basados en átomos todavía más rápidos como el Iterbio, cuyas oscilaciones son hasta cien mil veces más rápidas.

El mayor problema es que estos átomos, como era de esperar, resultan increíblemente difíciles
de medir. Pero no sólo eso, aún hay otro problema más grande.

Además, debido a sus tamaños tan reducidos, entra en juego la mecánica cuántica,
que introduce una interferencia inevitable conocida como «Ruido Cuántico«. Para visualizarlo,
imagina un ruido estático microscópico que empaña la señal pura de los átomos.

Aquí es donde entra en juego el descubrimiento revolucionario del MIT. La investigación ”Quantum-amplified global-phase spectroscopy on an optical clock transition”,
publicada en la prestigiosa revista Nature, desarrolla un método para aprovechar una ”Fase Global” inducida por láser y potenciando el efecto con amplificación cuántica. Básicamente,
notaron que cuando enviaban luz láser a través de átomos entrelazados, estos ”recordaban”
la frecuencia del láser después de volver a su estado original.

¿Y para qué sirve que recuerden la frecuencia? Esta aparente información insignificante
permite a los investigadores estabilizar las mediciones frente al Ruido Cuántico. Este novedoso
enfoque no sólo permite duplicar la precisión de un reloj atómico óptico, lo que les permite
discernir el doble de ”tic-tacs” por segundo, sino que además podría hacer que estos relojes
tan precisos fueran transportables y se pudieran instalar donde se necesiten.

Podría ser que estés pensando: ¿De qué sirve medir el doble de ”tic-tacs” por segundo si
ya estamos hablando de billones? Es una pregunta completamente razonable, especialmente
cuando en nuestra vida cotidiana sólo consultamos horas, minutos y, como mucho, segundos (salvo que hayas competido como Pedro de la Rosa en Formula 1). Sin embargo, esta precisión extrema podría revolucionar no solo la física fundamental, sino
también muchos campos de aplicación. En palabras de uno de los autores del
artículo, Vuletic: 

Afinar el ”tic-tac” hasta estos extremos podría resolver
cuestiones fundamentales sobre nuestro universo, mientras revoluciona aplicaciones prácticas
como GPS más precisos (recuerda el libro de Longitud), relojes cuánticos para drones y satélites, o el monitoreo de cambios
geofísicos con precisión extrema. El mundo cuántico nos abre muchas nuevas posibilidades.