TECNOLOGÍA CUÁNTICA: OBSERVAR EL TIEMPO CUESTA MIL MILLONES DE VECES MÁS QUE HACERLO AVANZAR
El misterio energético de un reloj cuántico: observar el tiempo cuesta mil millones de veces más que hacerlo avanzar
Un equipo liderado por la Universidad de Oxford ha dado un vuelco a lo que creíamos saber sobre el coste real de medir el tiempo en el mundo cuántico.
Los resultados, publicados en Physical Review Letters, muestran que leer la hora en un reloj cuántico puede llegar a consumir hasta mil millones de veces más energía que la que necesita el propio reloj para “hacer tic”. Y, lo más fascinante: es precisamente ese acto de observarlo lo que introduce la irreversibilidad que todos asociamos con la flecha del tiempo.
Para llegar a esta conclusión, los investigadores construyeron uno de los relojes más pequeños jamás creados: un dispositivo basado en un único electrón que salta entre dos puntos cuánticos nanométricos. Cada salto es un “tic” del reloj. A continuación, monitorizaron esos saltos con dos métodos distintos (uno midiendo corrientes eléctricas diminutas y otro usando ondas de radio) y calcularon cuánta entropía, es decir, cuánta energía disipada, generaba tanto el reloj en sí como los detectores encargados de leerlo.
El resultado fue contundente: el mecanismo del reloj apenas gasta energía, pero los detectores, al convertir esos delicados eventos cuánticos en información clásica legible, liberan una cantidad descomunal de calor. En palabras de la profesora Natalia Ares, líder del estudio: “Todos pensábamos que los relojes cuánticos ultrapequeños reducirían drásticamente el coste energético de medir el tiempo. Lo que hemos descubierto es justo lo contrario: el mayor gasto no está en hacer que el reloj avance, sino en mirarlo”.
Este descubrimiento desafía décadas de suposiciones y obliga a replantear cómo diseñaremos la próxima generación de tecnologías cuánticas. Hasta ahora, la comunidad científica había centrado sus esfuerzos en mejorar los componentes cuánticos que generan los tics. Sin embargo, este trabajo demuestra que el verdadero cuello de botella está en los sistemas de medición y amplificación de la señal.
Curiosamente, los autores también ven una oportunidad en este aparente despilfarro energético. Esa enorme cantidad de energía liberada durante la observación aporta información extra sobre cada fluctuación del sistema: no solo cuenta los tics, sino que registra todas sus pequeñas irregularidades. Con detectores mejor diseñados, esa información adicional podría traducirse en relojes cuánticos más precisos y, paradójicamente, más eficientes.
Vivek Wadhia, doctorando y coautor, lo resume así: “La entropía producida al amplificar y medir los tics del reloj, algo que la literatura solía ignorar, resulta ser el coste termodinámico dominante y más fundamental de medir el tiempo a escala cuántica”. Y Florian Meier, de la Universidad Técnica de Viena, añade un matiz filosófico: “Al mostrar que es el acto de medir, y no solo el tictac, el que da dirección al tiempo, estamos conectando directamente la termodinámica con la ciencia de la información y con una de las preguntas más profundas de la física: por qué el tiempo solo va hacia adelante”.
En definitiva, este diminuto reloj no solo mide el tiempo; nos recuerda que, incluso a nivel cuántico, mirar siempre tiene un precio. Y ese precio podría ser la clave para construir las máquinas del futuro.
Fuente: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251117091138.htm
Los resultados, publicados en Physical Review Letters, muestran que leer la hora en un reloj cuántico puede llegar a consumir hasta mil millones de veces más energía que la que necesita el propio reloj para “hacer tic”. Y, lo más fascinante: es precisamente ese acto de observarlo lo que introduce la irreversibilidad que todos asociamos con la flecha del tiempo.
Para llegar a esta conclusión, los investigadores construyeron uno de los relojes más pequeños jamás creados: un dispositivo basado en un único electrón que salta entre dos puntos cuánticos nanométricos. Cada salto es un “tic” del reloj. A continuación, monitorizaron esos saltos con dos métodos distintos (uno midiendo corrientes eléctricas diminutas y otro usando ondas de radio) y calcularon cuánta entropía, es decir, cuánta energía disipada, generaba tanto el reloj en sí como los detectores encargados de leerlo.
El resultado fue contundente: el mecanismo del reloj apenas gasta energía, pero los detectores, al convertir esos delicados eventos cuánticos en información clásica legible, liberan una cantidad descomunal de calor. En palabras de la profesora Natalia Ares, líder del estudio: “Todos pensábamos que los relojes cuánticos ultrapequeños reducirían drásticamente el coste energético de medir el tiempo. Lo que hemos descubierto es justo lo contrario: el mayor gasto no está en hacer que el reloj avance, sino en mirarlo”.
Este descubrimiento desafía décadas de suposiciones y obliga a replantear cómo diseñaremos la próxima generación de tecnologías cuánticas. Hasta ahora, la comunidad científica había centrado sus esfuerzos en mejorar los componentes cuánticos que generan los tics. Sin embargo, este trabajo demuestra que el verdadero cuello de botella está en los sistemas de medición y amplificación de la señal.
Curiosamente, los autores también ven una oportunidad en este aparente despilfarro energético. Esa enorme cantidad de energía liberada durante la observación aporta información extra sobre cada fluctuación del sistema: no solo cuenta los tics, sino que registra todas sus pequeñas irregularidades. Con detectores mejor diseñados, esa información adicional podría traducirse en relojes cuánticos más precisos y, paradójicamente, más eficientes.
Vivek Wadhia, doctorando y coautor, lo resume así: “La entropía producida al amplificar y medir los tics del reloj, algo que la literatura solía ignorar, resulta ser el coste termodinámico dominante y más fundamental de medir el tiempo a escala cuántica”. Y Florian Meier, de la Universidad Técnica de Viena, añade un matiz filosófico: “Al mostrar que es el acto de medir, y no solo el tictac, el que da dirección al tiempo, estamos conectando directamente la termodinámica con la ciencia de la información y con una de las preguntas más profundas de la física: por qué el tiempo solo va hacia adelante”.
En definitiva, este diminuto reloj no solo mide el tiempo; nos recuerda que, incluso a nivel cuántico, mirar siempre tiene un precio. Y ese precio podría ser la clave para construir las máquinas del futuro.
Fuente: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251117091138.htm
