Ordenador que puede sobrevivir al universo, un paso más cerca

La muerte térmica del universo no tiene por qué poner fin a la era de la computación. Un extraño dispositivo conocido como “cristal de tiempo”, teóricamente, puede seguir trabajando como un equipo incluso después de que el universo se enfríe. Un nuevo proyecto para un “cristal de tiempo”, hace que su construcción esté un paso más cerca.

Cristales normales son objetos tridimensionales cuyos átomos están dispuestos en patrones regulares y repetitivos  -al igual que la sal de mesa. Adoptan esta estructura, ya que utilizan la menor cantidad de energía posible para mantenerse.

A principios de este año, Frank Wilczek, físico teórico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU.), especuló que una estructura similar que se podría repetir con regularidad en la cuarta dimensión – el tiempo.

Para traducir la simetría espacial de un cristal regular en la cuarta dimensión, los átomos en un “cristal de tiempo” tendrían que rotar constantemente y volver a su ubicación original. Fundamentalmente, sino que también tendría que estar en su estado más bajo de energía posible  cuando lo hagan, lo que significa que, naturalmente, seguiría girando incluso después de que el universo haya sucumbido a la entropía y se enfríe a una temperatura uniforme – un estado conocido como muerte térmica.
Anillo superconductor

Este tipo de comportamiento normalmente viola las leyes de la termodinámica, pero la rotación continua se permite en el caso de los electrones en un superconductor, que fluya sin resistencia. Wilczek originalmente sugirió que un anillo superconductor podría servir como un cristal de tiempo si se pudiera hacer que los electrones fluyan por separado en lugar de en una corriente continua, asegurando un patrón de repetición. Pero no podían encontrar la manera de hacerlo en la práctica.

Ahora Tongcang Li de la Universidad de California, Berkeley (EE.UU.) , y sus colegas de la Universidad de Michigan en Ann Arbor y la Universidad de Tsinghua en Pekín (R. P. China), tiene una propuesta alternativa que puede ser posible de construir.

Lo primero que necesita es una trampa de iones, un dispositivo que mantiene las partículas cargadas en su lugar utilizando un campo eléctrico. Esto provoca que los iones formen un cristal en forma de anillo, como iones atrapados que a temperaturas extremadamente bajas se repelen. A continuación, se aplica un débil campo magnético estático, lo que provoca que los iones giren.

La mecánica cuántica significa que la energía de rotación de los iones debe ser mayor que cero, incluso cuando el anillo se enfría a su estado de energía más bajo. En este estado, los campos eléctricos y magnéticos ya no son necesarios para mantener la forma del cristal y el giro de sus iones constituyentes. El resultado es un “cristal de tiempo” – o incluso un cristal de espacio-tiempo, porque se repite el anillo de iones en el espacio y el tiempo.
Diseño agradable

“Estoy muy contento con él”, dice Wilczek. “Han llegado realmente a algo que se parece a un diseño experimental de realización.”

La construcción del cristal será difícil ya que requiere temperaturas cercanas al cero absoluto. “El principal reto será que se enfríe un anillo de iones a su estado fundamental”, afirma Xiang Zhang, miembro del equipo que también está en Berkeley. Afirma que esto debería ser posible en un futuro próximo cuando las tecnologías de trampa de iones mejoren.

Wilczek ha teorizado que un “cristal de tiempo”  podría convertirse en un ordenador operativo , con diferentes estados rotacionales dando lugar a os l0 y 1 de un ordenador convencional. Dice que esto debería ser posible con el sistema propuesto. “Para hacerlo más interesante desea tener diferentes tipos de iones, tal vez varios anillos que afecten uno al otro”, dice. “Se puede empezar a pensar en máquinas que funcionan con este principio.”

No hay que esperar a ver a un equipo de “cristal de tiempo” en el corto plazo, sin embargo. Mientras Wilczek, señala que la muerte térmica del universo es, en principio, “muy fácil de usar” para este tipo de experimento, ya que sería un estado frío y de oscuridad, hay otras cuestiones a considerar. “Nos centramos en un cristal de espacio-tiempo que puede ser creado en un laboratorio”, dice Li. “Así que hay que descubrir un método para hacer un laboratorio que pueda  sobrevivir en el calor de la muerte del universo”.

Jacob Aron

Fuente:  New Scientist