La velocidad de la luz corresponde al límite de la velocidad cósmica, es decir, nada se puede transmitir a una velocidad mayor, sin importar que método se use. Un límite de velocidad análogo parece existir con los materiales, donde la interacción entre partículas es típicamente de bajo alcance y el movimiento es mucho menor que la velocidad de la luz.

Un nuevo conjunto de experimentos y simulaciones hechas por Marc Cheneau y su equipo, han identificado esta velocidad máxima, lo que trae implicancias en entrelazamiento cuántico y cálculos cuánticos.

En sistemas no-relativistas, donde la velocidad de las partículas son mucho menores a la velocidad de la luz, de igual forma las interacciones ocurren muy rápido, y por lo general involucran un montón de partículas. Como resultado, medir la velocidad de estas interacciones en los materiales ha sido muy difícil. El límite de velocidad teórico está establecido por la cota de Lieb-Robinson, que describe como el cambio en una parte de un sistema se propaga al resto del material. En este nuevo estudio, la cota Lieb-Robinson fue cuantificada de forma experimental por primera vez.

En una rejilla (como un sólido cristalino), una partícula interactúa primero con las partículas vecinas más cercanas. Por ejemplo, el spin de un electrón en un material susceptible magnéticamente depende principalmente de la orientación del spin de sus vecinos en cada lado. El cambiar el sentido de spin de un electrón afectará a los electrones más cercanos.

Pero, el efecto también se propaga al resto del material, otros spin quizás se inviertan por sí solos, o experimenten un cambio de energía resultante del comportamiento original del electrón. Estas interacciones de mayor alcance pueden ser alteradas por efectos extraños, como vibraciones en la rejilla, pero es posible registrarlas en sistemas muy fríos, dado que las vibraciones en la rejilla se desvanecen cerca del cero absoluto.

Los científicos comenzaron con un quantum unidimensional correspondiente a un gas consistente de atomos en una rejilla óptica. Esto se hace cruzando rayos láser de forma que interfieran y creen cierto patrón. Al incrementar rápidamente la profundidad de la rejilla óptica, los investigadores crearon lo que se conoce como un sistema apagado. Puede pensarlo como al análogo de poner una pieza de metal forjado, aún caliente, en agua fría rápidamente. Antes de realizar este cambio, los átomos se encuentran en equilibrio, mientras que después de realizar el cambio se encuentran fuertemente excitados.

Tal como en otros sistemas con fuertes interacciones, estas excitaciones toman la forma de cuasi-partículas que pueden viajar a través de la rejilla. Las cuasi-partículas vecinas comienzan con sus estados cuánticos entrelazados, pero se propagan rápidamente en direcciones opuestas por la rejilla. Así como en todos los sistemas entrelazados, los estados de las cuasi-partículas se mantienen correlacionados incluso cuando la separación entre ellas crece. Al medir la distancia entre las excitaciones en función del tiempo, la velocidad real de la propagación de las cuasi-partículas puede ser medida. Según las mediciones realizadas, corresponde a más de dos veces la velocidad del sonido, aunque es difícil generalizar este resultado, ya que habrán otras velocidades máximas para sistemas con otras propiedades físicas.

 

Vía Wired