El grupo de investigación Quantum Technologies for Information Science (QUTIS) de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea, liderado por el profesor Ikerbasque Enrique Solano, en colaboración con un grupo experimental de la Universidad de Tsinghua (Pekín, China) dirigido por el profesor Kihwan Kim, ha creado un simulador cuántico que es capaz de crear fenómenos no físicos en el mundo atómico, es decir, fenómenos físicos imposibles. Los investigadores de ambos grupos han logrado que un átomo atrapado imite comportamientos que contradicen a sus propias leyes fundamentales, llevando los elementos de la ciencia ficción al mundo microscópico. "Hemos conseguido que un átomo actúe como si violase la naturaleza de los sistemas atómicos, es decir, la física cuántica y la teoría de la relatividad. Al igual que sucede en el teatro o en las películas de ciencia ficción, donde los actores parecen mostrar comportamientos absurdos que van en contra de las leyes naturales, en este caso, los átomos son obligados a simular acciones absurdas como si se tratara de un actor de teatro o ficción", explica el profesor Solano.

Los resultados de esta investigación han sido publicados en la prestigiosa revista Nature Communications, en el artículo "Time reversal and charge conjugation in an embedding quantum simulator" (La inversión del tiempo y la conjugación de carga en un simulador cuántico generalizado). El equipo investigador del grupo QUTIS de la UPV/EHU ha sido liderado por el Prof. Enrique Solano, y ha contado con la participación del Dr. Lucas Lamata y el Dr. Jorge Casanova, actualmente en la Universidad de Ulm, Alemania.

En este experimento, los investigadores han reproducido en el laboratorio la propuesta teórica previa recogida en una investigación previa liderada por el grupo QUTIS, donde se describe la posibilidad de que un átomo atrapado pueda realizar comportamientos incompatibles con las leyes fundamentales de la física cuántica. Más concretamente, operaciones prohibidas en sistemas físicos microscópicos, como la conjugación de carga, que transforma partícula en antipartícula, o la inversión temporal, que invierte la dirección de la flecha del tiempo.

Para la realización del experimento fue necesario utilizar un átomo cargado y atrapado con campos electromagnéticos bajo la acción de un sistema avanzado de láseres. Este tipo de operaciones de simetría podríamos calificarlas como prohibidas, ya que sólo podrían existir en un universo distinto al que conocemos, con leyes distintas. Sin embargo, en este experimento se ha  podido simular la realización de este conjunto de leyes imposibles en un sistema atómico.

El grupo QUTIS de la UPV/EHU es líder mundial en simulación cuántica y sus influyentes propuestas teóricas son verificadas con frecuencia en los laboratorios más avanzados de tecnologías cuánticas. En este caso, operaciones físicas prohibidas para el mundo atómico son reproducidas como en la ciencia ficción, es decir, como si sucedieran de forma artificial en un teatro cuántico.

Referencia bibliográfica

Xiang Zhang, Yangchao Shen, Junhua Zhang, Jorge Casanova, Lucas Lamata, Enrique Solano, Man-Hong Yung, Jing-Ning Zhang & Kihwan Kim. Time reversal and charge conjugation in an embedding quantum simulator. Nature Communications (2015),

http://dx.doi.org/10.1038/ncomms8917