Un grupo de investigadores de la Universidad de Harvard ha examinado por primera vez la transición de fase cuántica, valiéndose para ello de un ordenador diseñado por ellos en 2017. El ordenador cuántico, creado por un equipo de investigadores encabezado por el profesor ruso Mijaíl Lukin, cumplió así su primera tarea seria.

El estudio, que fue publicado el lunes en la revista científica Nature, permitió verificar la ley de universalidad de las transiciones de fase y comprobar el mecanismo de Kibble-Zhurek, una teoría que describe el proceso de surgimiento del Universo a través de las transiciones de fase de segundo orden.

Las transiciones de fase de primer orden son las transformaciones de sustancia que podemos ver en nuestra vida cotidiana, como, por ejemplo, la evaporación del agua o la fusión del hielo. Paralelamente, en la naturaleza existen transiciones de fase de segundo orden. Es casi imposible observarlas a simple vista, pero desempeñan un papel importante en la ciencia y la tecnología moderna. Un ejemplo de transición de segundo orden es el paso del helio líquido a un estado superfluido.

El mecanismo de Kibble-Zurek es una teoría diseñada a finales de los años 80 del siglo pasado, según la cual las transiciones de segundo orden surgen gracias a los defectos topológicos, unos puntos que rompen la simetría del sistema. La teoría describe la aparición de estos defectos después de la Gran Explosión.

Los investigadores de Harvard lograron demostrar esta teoría, siendo los primeros en simular la transición de fase cuántica. Hasta ahora solo era posible estudiar la transición de fase clásica. El ordenador cuántico permitió a los científicos cambiar el estado de los átomos y observar su interacción, pudiendo ver cómo se formaron los defectos topológicos cuánticos dentro del ordenador, con qué frecuencia y dónde aparecieron.

Además, los científicos han hallado pistas sobre cómo mejorar el funcionamiento de su ordenador y sistemas informáticos similares para calcular la estructura interna de los núcleos de átomos y el comportamiento de las partículas elementales.