Por primera vez, los científicos han iluminado moléculas individuales y captado instantáneamente sus átomos en pleno movimiento, desvelando la intrincada coreografía que guía el comportamiento de la materia. Este logro promete revolucionar la ciencia de los materiales, la superconductividad y la futura computación cuántica.
Desde siempre, el mundo cuántico ha estado lleno de misterios: partículas que existen y no existen a la vez, campos invisibles y estados tan delicados que cualquier intervención los desvanece. Sin embargo, un equipo internacional de científicos ha “capturado” y observado por primera vez el estado aislante de Mott, una especie de “fotografía” atomística de uno de los estados cuánticos más enigmáticos de la naturaleza. Los resultados de este trabajo se publican en la revista Science.
Según explican estos investigadores, lo que han hecho es, básicamente, congelar átomos individuales en un patrón tridimensional tan ordenado y sujeto a reglas cuidadosamente diseñadas, que su estructura desafía lo que normalmente consideramos posible en la física clásica.
Cúbits de información
En ese experimento, los átomos, dispuestos como las piezas de un tablero de ajedrez, no son simples esferas esperando ser contadas. En realidad, son bits de información cuántica (cúbits), partículas que, en ciertas condiciones, pueden estar en diferentes estados al mismo tiempo. Lo importante es que, en este estado, adoptan posiciones “fijas” y separadas, sin la superposición de estados típica de los sistemas cuánticos.
Este ordenamiento instantáneo corresponde a lo que los físicos denominan una fase de Mott o estado aislante de Mott: un régimen donde los átomos, por las interacciones entre ellos y el entorno, no pueden moverse libremente y, de hecho, se “bloquean” entre sí. La proeza del experimento ha sido retratar ese fugaz momento justo antes de que el sistema cuántico decida “romper” su rigidez y permitir de nuevo la movilidad colectiva de sus partículas, inicio de otra fase, más conductora, llamada “súper fluidez”. Esto significa que se ha conseguido la medición directa de vibraciones correlacionadas entre átomos, algo imposible hasta ahora debido a la naturaleza efímera y compleja de las excitaciones cuánticas.
Referencia
Imaging collective quantum fluctuations of the structure of a complex molecule. Benoît Richard et al. Science, 7 Aug 2025, Vol 389, Issue 6760, pp. 650-654. DOI: 10.1126/science.adu2637
Superconductividad, ordenadores cuánticos
La relevancia de este logro trasciende la imagen obtenida en laboratorio. Observar directamente este estado de la materia permite entender mejor cómo se comportan los materiales en condiciones extremas, cómo surgen fenómenos como la superconductividad, o cómo podrían funcionar en el futuro los ordenadores cuánticos realmente funcionales.
El estado aislante de Mott responde a fenómenos investigados en la física de materiales y cuántica avanzada, especialmente en el estudio de los estados de la materia y las transiciones entre fases aislantes y conductoras. Hasta ahora era una predicción teórica, difícil de corroborar porque sus estados delicados pueden “romperse” o convertirse en otros con una simple medición.
Sin embargo, la combinación de técnicas punteras como el atrapamiento por láser y sistemas de imagen de alta resolución —incluida la llamada Imagen de Explosión Coulombiana— ha permitido a los científicos “capturar” y estudiar este estado, abriendo una oportunidad inédita a futuros avances en física fundamental y aplicada.
La Explosión Coulombiana, en particular, utiliza pulsos láser intensos para provocar la repulsión y dispersión de núcleos atómicos, reconstruyendo visualmente la estructura y dinámica original de los sistemas antes de la explosión, algo esencial para entender la “danza” invisible de los átomos que, impulsada por la llamada energía del punto cero, ahora podemos contemplar en toda su grandeza.
