Las fases topológicas suelen esconderse en criostatos. Los circuitos superconductores, los átomos ultrafríos, los pulsos láser: todos protegen el orden cuántico del ruido térmico. Pero en el laboratorio de la Universidad de Zhejiang, la topología ha salido del frío: el modelo de Haldane, el estándar de los aislantes topológicos, se ha implementado en vapor de rubidio a temperatura ambiente.

La red superradiantemente es un panal de luz en el que los átomos bailan una danza colectiva sin temer al ruido térmico. Tres campos láser con vectores de onda k1, k2, k3 acoplan los niveles atómicos, y sus fases se modulan según la ley θj(t) = f sin(δt + φj) con una frecuencia de 80 MHz. Esta modulación hace que los puntos de Dirac se muevan en círculo, acumulando una fase de Berry de π por período. Aparece una brecha topológica, y los saltos entre los nodos de la red adquieren amplitudes complejas, como en el modelo original de Haldane, pero sin campo magnético.

El resultado clave es la observación de la transición topológica mediante el signo del contraste de superradiancia η = (|ck+|² − |ck−|²)/(|ck+|² + |ck−|²). Con una profundidad de modulación pequeña, f = 1.0, el diagrama de fases está dividido por la diagonal φ2 = φ3 en dos regiones con números de Chern C = −1 y C = +1. El signo de η cambia al cruzar la frontera, lo que refleja directamente el cambio de signo del invariante topológico. Con una profundidad grande, f = 3.2, aparecen en el diagrama de fases islas de fase opuesta, similares al símbolo del yin-yang, debido a la contribución de transiciones entre zonas de Floquet no vecinas.

La modulación fuerte ha abierto la puerta a números de Chern más altos. Con f = 2.6, alrededor de cada punto de Dirac original surgen tres puntos satélite con quiralidad opuesta, lo que cambia el número de Chern de 1 a −2, una fase de orden superior inalcanzable en el modelo de Haldane estándar. Los espectros de absorción muestran un aplanamiento de las bandas cerca de f = 2.6 y f = 5.7, relacionado con la competencia entre saltos de distinto alcance.

Este trabajo no es solo un experimento bonito. Demuestra que la protección topológica puede funcionar a temperatura finita, donde el ruido térmico normalmente destruye la coherencia. La plataforma de átomos calientes demuestra por primera vez una transición topológica a temperatura ambiente con signo y magnitud controlables del invariante topológico. Ya hoy puede servir para probar dispositivos cuánticos topológicos a temperatura ambiente, por ejemplo, sensores basados en transiciones de fase.