Basque Quantum e IBM han dado un nuevo paso en la frontera de la física cuántica al demostrar, por primera vez, cristales de tiempo discretos bidimensionales en un procesador IBM Quantum Heron, integrado en el IBM Quantum System Two instalado en el IBM‑Euskadi Quantum Computational Center de San Sebastián.

Cristales de tiempo en dos dimensiones: un nuevo hito

El trabajo, publicado en la revista científica revisada por pares Nature Communications, muestra cómo un equipo de investigadores de Basque Quantum, IBM y otros centros ha construido un cristal de tiempo bidimensional de 144 qubits sobre una malla hexagonal pesada del chip Heron. Hasta ahora, la mayoría de las demostraciones experimentales de cristales de tiempo se habían limitado a sistemas unidimensionales, esencialmente cadenas lineales de átomos o qubits muy frágiles, donde una perturbación local podía desestabilizar toda la fase.

En este nuevo experimento, las interacciones se organizan sobre una estructura bidimensional similar a una superficie, lo que permite acceder a comportamientos mucho más ricos y estables en un sistema fuera del equilibrio. El resultado es una de las realizaciones más grandes y complejas de un cristal de tiempo hasta la fecha, con parámetros y escalas que ya no pueden simularse eficientemente en un supercomputador clásico.

¿Qué es un cristal de tiempo y por qué importa?

Los cristales de tiempo son una fase exótica de la materia que rompe de forma espontánea la simetría de traslación temporal: bajo un “golpe” periódico, ciertas magnitudes del sistema oscilan con un período múltiplo del pulso que lo impulsa, manteniendo ese ritmo de manera sostenida en un sistema idealmente aislado.

A diferencia de la mayoría de los materiales, que tienden a estabilizarse y alcanzar el equilibrio, estos sistemas mantienen un movimiento interno sincronizado y persistente, lo que los convierte en un laboratorio privilegiado para estudiar física cuántica fuera del equilibrio.

En el estudio, los investigadores combinaron ejecuciones directas en el procesador Heron con técnicas avanzadas de redes tensoriales para cartografiar el diagrama de fases del sistema, identificando regiones de comportamiento vítreo (spin‑glass), ergódico y verdaderamente cristalino en el tiempo. Este mapa ayuda a entender en qué condiciones el cristal de tiempo se mantiene robusto y cuándo “se derrite” hacia otros estados, aportando claves para futuros experimentos y aplicaciones potenciales.

El papel de la computación cuántica en la física de materiales

La demostración de cristales de tiempo bidimensionales refuerza el uso de los ordenadores cuánticos como herramientas científicas para explorar fenómenos imposibles de abordar con simulaciones clásicas de fuerza bruta. Al operar como parte de una arquitectura de supercomputación centrada en lo cuántico —que combina hardware cuántico y clásico—, sistemas como IBM Quantum System Two permiten a los físicos adentrarse en nuevos estados de la materia y probar modelos teóricos en regímenes hasta ahora inaccesibles.

En el caso de los cristales de tiempo, el uso de una malla hexagonal pesada de 144 qubits ofrece un banco de pruebas realista para estudiar cómo se comportan estas fases de la materia en dimensiones superiores y qué papel pueden desempeñar en tecnologías futuras, desde materiales cuánticos hasta dispositivos de metrología de alta precisión.

Euskadi se consolida como hub cuántico europeo

El experimento se apoya en la infraestructura del IBM‑Euskadi Quantum Computational Center, que alberga el primer IBM Quantum System Two operativo en Europa y uno de los más avanzados del mundo. El sistema, basado en procesadores IBM Quantum Heron de 156 qubits, forma parte de la iniciativa Basque Quantum (BasQ), con la que el Gobierno Vasco e IBM buscan posicionar Euskadi como referencia internacional en tecnologías cuánticas.

Además de impulsar investigación de frontera como la de los cristales de tiempo, el centro tiene el mandato de desarrollar talento especializado, favorecer la colaboración internacional y explorar aplicaciones cuánticas en sectores estratégicos como la energía, la biomedicina, los nuevos materiales o la inteligencia artificial, alineados con la agenda IKUR 2030 del País Vasco.

Con este nuevo resultado, Basque Quantum e IBM refuerzan el papel de San Sebastián como uno de los nodos clave del ecosistema cuántico europeo.