El cristal del tiempo abandona el mundo cuántico: decenas de celdas comienzan a moverse al unísono

Los investigadores ensamblaron un metamaterial activo que organiza por sí mismo un ritmo común y pasa a un estado de cristal del tiempo. Al principio, distintas zonas de la estructura oscilan cada una a su manera, pero gradualmente las ondas cortas y rápidas ceden ante otras más grandes y lentas, hasta que todo el material comienza a moverse de forma coordinada. Una fuente externa suministra energía al sistema, pero no dicta el ritmo.

Los autores del trabajo construyeron el material con piezas elásticas, sensores, electrónica y actuadores. Aquí el papel de las partículas lo desempeñan pequeñas celdas mecánicas que responden al movimiento de las vecinas. Por eso el cristal del tiempo no resultó ser un objeto cuántico de átomos o cubits, sino una construcción mecánica claramente visible.

El truco principal está en la interacción entre celdas vecinas. Habitualmente, la acción de un elemento sobre otro provoca una respuesta simétrica, pero la electrónica permitió romper esa regla. Si la primera celda actúa sobre la segunda de cierta manera, la acción inversa puede ser distinta. Los físicos denominan a esa interacción no recíproca.

Al activarse el material, pequeñas oscilaciones aleatorias se convertían rápidamente en ondas cortas. Luego las ondas se volvían más largas, más fuertes y más lentas, absorbiendo gradualmente las oscilaciones más pequeñas. Los autores llaman a este proceso agrandamiento de las ondas. Al final queda un ritmo estable que abarca toda la estructura.

Los físicos comprobaron el efecto en dos variantes del material. La estructura bidimensional de 37 celdas activas, tras superar el umbral de estabilidad, comenzaba a oscilar por sí sola a una frecuencia aproximada de 30 Hz. Con el tiempo, las ondas largas desplazaban a las cortas y toda la superficie pasaba a un movimiento coordinado. En la estructura anular de 24 celdas motorizadas ocurría lo mismo: las deformaciones rápidas se unían gradualmente en un gran ciclo lento.

Una regularidad no basta para llamar a un sistema cristal del tiempo. El ritmo común debe mantenerse ante perturbaciones y no desaparecer tras el primer empujón. Experimentos y cálculos mostraron que las perturbaciones aleatorias no destruían el movimiento colectivo incluso al aumentar el tamaño del sistema. Fue precisamente la estabilidad del movimiento repetido lo que permitió a los autores hablar de cristal del tiempo.

La construcción resultante no viola la ley de conservación de la energía ni funciona por sí sola. Los actuadores reciben electricidad de forma continua y la convierten en movimiento mecánico. La parte inusual del experimento es otra: la fuente de alimentación no impone una frecuencia al material, sino que el ritmo común surge de la interacción entre los propios elementos.

Los autores ya contemplan el siguiente paso: materiales activos tridimensionales que puedan doblarse, torcerse y desplazar zonas separadas unas respecto a otras. Si se logra mantener varios modos de movimiento estables y alternar entre ellos, un solo material podría cambiar de forma o de dirección de movimiento sin un controlador central. Los investigadores consideran que ese principio podría ser útil con el tiempo en la robótica blanda y en estructuras que coordinan el movimiento gracias a su propia organización interna.