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Un equipo de investigadores de la Universidad de Rice ha logrado observar por primera vez un fenómeno cuántico predicho hace más de medio siglo: la transición de fase superradiant (SRPT, por sus siglas en inglés). Este descubrimiento, publicado en la revista Science Advances, no solo confirma una teoría de larga data, sino que también abre nuevas vías para revolucionar la computación cuántica, la comunicación y la sensibilidad de dispositivos cuánticos.
La SRPT ocurre cuando dos grupos de partículas cuánticas comienzan a fluctuar de manera coordinada y colectiva, sin necesidad de un estímulo externo, formando un nuevo estado de la materia. Este fenómeno fue propuesto originalmente como resultado de interacciones entre fluctuaciones cuánticas del vacío (campos de luz cuántica presentes incluso en el espacio vacío) y fluctuaciones de la materia. Sin embargo, su observación experimental había sido esquiva debido a limitaciones teóricas conocidas como el "teorema de no-go".
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| Dasom Kim. Crédito: Jorge Vidal/Universidad de Rice |
Los científicos utilizaron un cristal compuesto por erbio, hierro y oxígeno (ErFeO₃), el cual fue enfriado a -457 grados Fahrenheit (-272 °C) y sometido a un campo magnético intenso de hasta 7 teslas (100,000 veces más fuerte que el campo magnético terrestre). En estas condiciones extremas, observaron que los magnones (ondas de espín colectivas) de los iones de hierro actuaban como fluctuaciones cuánticas del vacío, mientras que los espines de los iones de erbio representaban las fluctuaciones de la materia. Esta interacción ultradébil permitió superar las barreras del teorema de no-go, dando lugar a la SRPT magnónica.
Mediante técnicas espectroscópicas avanzadas, el equipo detectó señales inequívocas de la SRPT: la energía de un modo de espín desapareció, mientras que otro mostró un cambio abrupto en su espectro. Estas "huellas digitales" coincidieron con las predicciones teóricas, confirmando la existencia de esta exótica fase cuántica.
Fuentes, créditos y referencias:
Dasom Kim et al, Observation of the magnonic Dicke superradiant phase transition, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adt1691