¿Es usted uno de los autores de este trabajo? Escríbanos desde su correo institucional o profesional indicando el arXiv ID de este artículo: le verificaremos y le daremos acceso de edición a esta página.
Las partículas en desorden se comportan como vidrio congelado, pero no todas a la vez.
📄 Mostrando la versión "Simple" — "Avanzado" aún no está lista. Añádelo a favoritos para ayudar a priorizarla.
Los cubitos de hielo en un vaso se derriten y el agua se mezcla por sí sola. Así se comportan muchos sistemas cuánticos: las partículas intercambian energía y, al cabo de un tiempo, el orden desaparece. Pero si añades una cucharada de miel al vaso, la mezcla se ralentiza, y con frío intenso el agua se congela en vidrio: sin red cristalina, pero también sin fluidez.
Los físicos construyeron una red bidimensional de cubitos superconductores — diminutos interruptores cuánticos— e introdujeron en ella un desorden deliberado. Con un desorden débil, los espines, es decir, los momentos magnéticos de las partículas, se movían libremente, como moléculas en agua tibia. Pero cuando aumentaron el desorden, el sistema cayó en un estado intermedio: una parte de los espines se congeló, como en el vidrio, y otra siguió moviéndose. Esto se nota en que la probabilidad de volver al estado inicial caía lentamente, según una ley de potencias, y no rápidamente, como en un líquido normal.
En el vidrio, los átomos quedan atrapados en posiciones aleatorias, en lugar de alinearse en un cristal. Aquí ocurre lo mismo, pero a nivel cuántico: unos espines se congelan y otros no.
Resulta que en este régimen desaparece la difusión de espines: dejan de extenderse por el sistema. Al mismo tiempo, aparece un parámetro de orden que suele asociarse con la fase vítrea. Esto significa que los sistemas cuánticos bidimensionales pueden tener una transición de una fase ergódica, donde todo se mezcla, a una no ergódica, parecida al vidrio.
Disorder in quantum many-body systems can drive transitions between ergodic and non-ergodic phases, yet the nature--and even the existence--of these transitions remains intensely debated. Using a two-dimensional array of superconducting qubits, we study an interacting spin model at finite temperature in a disordered landscape, tracking dynamics both in real space and in Hilbert space. Over a broad disorder range, we observe an intermediate non-ergodic regime with glass-like characteristics: physical observables become broadly distributed and some, but not all, degrees of freedom are effectively frozen. The Hilbert-space return probability shows slow power-law decay, consistent with finite-temperature quantum glassiness. In the same regime, we detect the onset of a finite Edwards-Anderson order parameter and the disappearance of spin diffusion. By contrast, at lower disorder, spin transport persists with a nonzero diffusion coefficient. Our results show that there is a transition out of the ergodic phase in two-dimensional systems.
El vidrio no es un líquido que fluye muy lentamente. Sus átomos están congelados en el desorden, como una multitud que no encuentra la salida de la habitación.
