Cien luciérnagas en un frasco parpadean de forma desordenada, pero en cuanto se sincronizan, los destellos se combinan en un pulso brillante. Algo parecido ocurre con los emisores cuánticos: átomos individuales o partículas artificiales que pueden emitir fotones. Cuando son muchos e interactúan, calcular su comportamiento colectivo no es tarea fácil. Los métodos habituales o son demasiado lentos o pierden efectos cuánticos importantes.

Los autores del nuevo trabajo partieron de una aproximación llamada wigneriana truncada. Esta convierte el complejo problema cuántico en un conjunto de trayectorias aleatorias sobre la esfera de Bloch, una superficie imaginaria donde cada punto describe el estado del emisor. Las trayectorias se calculan de forma independiente y luego se promedian. Resulta que, para conjuntos grandes, este método da resultados muy precisos, incluyendo rasgos no clásicos que normalmente requieren un cálculo cuántico completo.

Tras probar el método con pruebas, los científicos lo aplicaron a una cadena de cientos de conjuntos interactuantes. Descubrieron que, al bombear energía al sistema, surge espontáneamente una coherencia espacial: los emisores empiezan a emitir luz de manera coordinada, como una orquesta que entra al gesto del director. Además, la emisión adquiere direccionalidad: los fotones salen preferentemente hacia un lado, aunque inicialmente la cadena era simétrica. Esto recuerda a cómo una multitud en un estadio lanza de repente la «ola» que recorre las gradas.

Este enfoque abre la puerta a modelar sistemas extensos donde la luz y la materia están estrechamente entrelazadas. Conecta los modelos microscópicos de emisores individuales con el comportamiento colectivo de grandes conjuntos. En el futuro, esto ayudará a diseñar fuentes de luz cuántica, amplificadores y otros dispositivos donde importa el trabajo coordinado de muchas partículas.