Relojes cuánticos con tres pulsos exprés
Un péndulo ordinario oscila con la misma frecuencia con la que se le empuja. Pero en el mundo cuántico se puede crear un sistema que responda al empuje dos, tres o más veces más lento, como si tuviera su propio ritmo. Estos sistemas se denominan cristales de tiempo discretos. Hasta ahora, casi todos los experimentos se limitaban a duplicar el periodo en elementos simples: los cúbits (análogos cuánticos del bit con dos estados).
En el nuevo trabajo, los físicos ensamblaron una cadena de 15 qudits superconductores, elementos capaces de estar en tres estados, como un interruptor de tres posiciones. La cadena se sacudía periódicamente con pulsos de microondas, y en respuesta comenzaba a pulsar con un periodo tres veces más largo que el estímulo externo. Esto es un cristal de tiempo con simetría $\mathbb{Z}_3$.
La quiralidad actúa como un director que obliga a todas las paredes de dominio (los límites entre regiones con diferente fase de oscilación) a moverse de manera coordinada. Gracias a esto, la triplicación del periodo se mantiene incluso con un pequeño desorden en la fuerza de los acoplamientos y no depende de cómo se haya iniciado el sistema. El experimento con qudits abre la puerta a explorar un conjunto más rico de fases de materia fuera del equilibrio, que antes eran inaccesibles con cúbits ordinarios.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2605.14293
Periodically driven quantum many-body systems can spontaneously break discrete time-translation symmetry, realizing discrete time crystals. To date, both experimental and theoretical efforts have largely focused on the simplest case of spontaneous period-doubling in $$\mathbb{Z}_2$$ discrete time crystals realized with qubits. This owes, in part, to the challenge of stabilizing eigenstate order in higher discrete symmetry ($$\mathbb{Z}_n$$) time crystals, due to the presence of richer domain wall physics. Here, we demonstrate the realization of a $$\mathbb{Z}_3$$ discrete time crystal by implementing a Floquet chiral clock model in a chain of 15 superconducting qutrits. Unlike the conventional Ising setting, our system features a tunable chiral angle that governs domain-wall dynamics, spectral degeneracies, and crucially, the stability of time-crystalline order. Using disordered nearest-neighbor chiral interactions, we observe robust subharmonic period tripling that persists across a wide range of drive strengths and is independent of initial state. Finally, we highlight the special role that chirality plays in our $$\mathbb{Z}_3$$ discrete time crystal -- in its absence, the system's Floquet dynamics exhibit a marked initial state dependence governed by domain wall degeneracies. Our results establish native qudit hardware as a powerful platform to access a broader landscape of non-equilibrium phases.
Los qudits con tres estados se llaman qutrits. Si un cúbit es una moneda (cara o cruz), un qutrit es un dado que puede mostrar 1, 2 o 3 puntos.