En la física clásica, la relación es directa: aplicar fuerza de forma repetida implica aumentar la energía interna de un sistema. En términos simples, se calienta. Es lo que ocurre al frotar las manos, al golpear un metal o al someter cualquier material a una agitación constante.
Un experimento realizado en la Universidad de Innsbruck acaba de demostrar que esa lógica no siempre se cumple en el mundo cuántico.
El equipo liderado por Hanns-Christoph Nägerl observó que un sistema de átomos ultrafríos puede ser excitado de manera continua sin que su temperatura aumente indefinidamente. En lugar de calentarse, el sistema entra en un estado estable en el que deja de absorber energía.
Un fluido cuántico llevado al límite
Los investigadores trabajaron con un fluido cuántico unidimensional formado por átomos fuertemente interactuantes, enfriados hasta unos pocos nanokelvin por encima del cero absoluto. En ese régimen, cualquier aporte de energía externa suele traducirse rápidamente en agitación y pérdida de coherencia.
Para forzar el sistema, utilizaron luz láser para crear un potencial de red que se activaba y desactivaba de forma periódica. Cada pulso actuaba como una excitación brusca, una “patada” energética repetida miles de veces.
La expectativa era clara: el sistema debía calentarse progresivamente.
No ocurrió.
Cuando el calentamiento se detiene
Tras un breve periodo inicial de absorción de energía, los átomos dejaron de calentarse. La energía cinética se estabilizó y la distribución de momento se congeló. El sistema entró en un régimen conocido como localización dinámica de muchos cuerpos, en el que el movimiento queda bloqueado y no se difunde como cabría esperar.
“Esperábamos que los átomos comenzaran a moverse de forma caótica”, reconoció Yanliang Guo, autor principal del estudio. “En cambio, se comportaron de manera sorprendentemente ordenada”.
Según Nägerl, la clave está en la coherencia cuántica y el entrelazamiento entre muchas partículas. Estos efectos impiden que el sistema se termalice incluso bajo una excitación sostenida.
Un resultado que no encaja con la intuición
El colaborador teórico Lei Ying, de la Universidad de Zhejiang, lo explicó con franqueza: “Esto no se ajusta a nuestras expectativas ingenuas. En un sistema fuertemente excitado e interactuante, la coherencia puede detener la absorción de energía”.
En otras palabras, el propio entramado cuántico del sistema actúa como un freno interno al calentamiento.
Para comprobar la fragilidad del fenómeno, los investigadores introdujeron aleatoriedad en la secuencia de pulsos láser. Bastó una pequeña cantidad de desorden para que la localización se rompiera. En cuanto se perdió la coherencia, los átomos comenzaron a dispersarse y a ganar energía como en un sistema convencional.
Por qué esto importa
El resultado va más allá de una curiosidad teórica. Uno de los principales obstáculos en el desarrollo de simuladores cuánticos y computadoras cuánticas es el calentamiento no deseado y la pérdida de coherencia. Cada operación introduce ruido, y el ruido destruye la información cuántica.
Demostrar que existen regímenes en los que un sistema puede resistir activamente la absorción de energía abre una línea de investigación relevante. No significa que el problema esté resuelto, pero sí que la física cuántica ofrece mecanismos internos de estabilidad que todavía no comprendemos del todo.
Un recordatorio incómodo
El experimento, publicado en Science, desafía una suposición básica: que la excitación repetida conduce inevitablemente al desorden térmico. En el mundo cuántico, esa relación no es universal.
Bajo ciertas condiciones, la coherencia no solo sobrevive al forzamiento externo. Lo bloquea.
Para la física, es una buena noticia. Para nuestra intuición, no tanto.
