En una sala con mil espectadores, los aplausos se funden en un rumor general, pero basta con que alguien se salga del ritmo para que un escalofrío recorra la sala. El mundo cuántico funciona de manera parecida: los átomos en una trampa pueden comportarse como un todo único o desmoronarse en individuos independientes. Distinguir esa sincronía hasta el último átomo había sido durante mucho tiempo un desafío: los microscopios mostraban dónde estaban las partículas, pero no cómo estaban coordinadas sus oscilaciones. La nueva herramienta mira más profundo.

Un microscopio de gases cuánticos ordinario toma una imagen en la que se ven átomos individuales en los sitios de una red de luz. Pero en esa imagen no se aprecia si los átomos oscilan al unísono. Los físicos de Harvard, liderados por Markus Greiner, idearon un truco: apagan la red, dejan que los átomos se expandan libremente durante 29 microsegundos y luego la vuelven a encender. En ese breve lapso, los átomos que se movían de forma coordinada logran «ponerse de acuerdo» sobre cómo distribuirse entre los sitios. Variando la fase de la red que se enciende, los experimentadores hacen que ese acuerdo se manifieste como una modulación de la densidad. Cuanto más fuerte es la modulación, mayor es la coherencia.

El método se probó en una nube de átomos de erbio confinados en una capa bidimensional de una red tridimensional. En el centro de la nube, donde los átomos están densamente empaquetados, uno por sitio, la coherencia caía bruscamente cuando se intensificaba la interacción entre átomos. Es la transición clásica de superfluido a aislante de Mott —un estado en el que cada átomo queda atrapado en su propia celda—. Pero en los bordes de la nube, donde hay menos átomos y están más libres, la coherencia se mantenía incluso con interacción fuerte. En una misma nube coexistían dos fases cuánticas diferentes, y el nuevo microscopio las veía por separado.

Los físicos no se detuvieron ahí. Ensamblaron con átomos una «escalera»: dos cadenas paralelas unidas por travesaños. Al activar el túnel entre cadenas, observaron cómo la coherencia se extendía a los segundos vecinos. Esto ya no es solo orden de corto alcance, sino un indicio de correlaciones de largo alcance —lo que distingue a un verdadero líquido cuántico de un simple conjunto de pares—.

Antes, la coherencia se juzgaba por valores medios, promediando sobre toda la nube. Ahora se puede mirar en cada sitio y ver dónde hay orden y dónde no. Para los simuladores cuánticos, esto es como pasar de un termómetro que da la temperatura media del hospital a un termógrafo que ve cada foco. El siguiente paso es aplicar el microscopio a gases fermiónicos y a sistemas con topología no trivial, donde la coherencia local puede ocultar las claves de nuevos estados de la materia.