Detectan un extraordinario entrelazamiento cuántico en un cristal visible a simple vista
Un cristal de apenas un centímetro ha revelado una de las manifestaciones más sorprendentes del mundo cuántico: una gigantesca red de partículas actuando como si fueran una sola. El hallazgo podría ayudar a resolver el misterio de los metales extraños y abrir nuevas vías para las tecnologías cuánticas del futuro.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Representación artística del entrelazamiento cuántico en un metal raro: miles de partículas actúan de forma coordinada a través de una compleja red de correlaciones cuánticas invisibles, un fenómeno que podría explicar algunas de las propiedades más desconcertantes de estos materiales exóticos. Crédito: IA-DALL-E-RexMolón Producciones
Un hallazgo que acerca el mundo cuántico a los objetos cotidianos
El entrelazamiento cuántico es desde lejos uno de los fenómenos más fascinantes y desconcertantes de la física. Einstein lo calificó en su día como una «acción fantasmal a distancia», porque permite que partículas separadas compartan un mismo estado cuántico de forma tan íntima que medir una afecta instantáneamente a la otra.
Sin embargo, este extraño comportamiento suele observarse en sistemas diminutos formados por unos pocos átomos, electrones o fotones.
Ahora, un equipo internacional de investigadores ha logrado algo que parecía casi imposible: detectar evidencias de un grado extraordinariamente alto de entrelazamiento cuántico en un cristal macroscópico de casi un centímetro de tamaño. El hallazgo, publicado en la revista Nature Physics, podría ayudar a resolver uno de los mayores misterios de la física de la materia condensada: la naturaleza de los llamados metales raros.
Lo más sorprendente es que el cristal estudiado puede verse sin ningún problema a simple vista. No se trata de un experimento realizado sobre unas pocas partículas aisladas en un laboratorio ultracontrolado, sino sobre un sólido real formado por billones y billones de átomos.
El enigma de los metales raros
Los metales convencionales obedecen reglas bien conocidas. Cuando se enfrían, los electrones se comportan como cuasipartículas relativamente independientes y la resistencia eléctrica disminuye de forma predecible.
Los metales raros, sin embargo, desafían estas reglas. En ellos, la resistencia eléctrica varía de forma lineal con la temperatura incluso a temperaturas extremadamente bajas, algo que contradice la teoría estándar de los metales desarrollada durante el siglo XX.
Desde que este comportamiento se observó por primera vez en los superconductores de alta temperatura en los años ochenta, los físicos han tratado de averiguar qué ocurre realmente en el interior de estos materiales. Hoy se sabe que fenómenos similares aparecen en sistemas muy distintos, desde superconductores hasta materiales basados en redes cristalinas exóticas o estructuras bidimensionales. Sin embargo, todavía no existe una explicación aceptada por la comunidad científica.
Una de las hipótesis más prometedoras es que los metales extraños surgen cerca de un llamado punto crítico cuántico, una frontera entre dos estados de la materia donde las fluctuaciones cuánticas se vuelven gigantescas y dominan el comportamiento del sistema.
➡️ Según explica el físico teórico Qimiao Si, de la Universidad Rice (Estados Uniudos), «en los metales cuánticos críticos, los electrones actúan de forma tan colectiva que pierden su identidad individual». Precisamente esa pérdida de individualidad es una de las claves para comprender por qué estos materiales desafían las reglas tradicionales de la física.
El cristal de cerio que desafía las reglas de la física
Para investigar este fenómeno, los científicos eligieron un compuesto de fórmula química Ce₃Pd₂₀Si₆, que está formado por cerio, paladio y silicio. Este material pertenece a la familia de los llamados fermiones pesados, sistemas donde los electrones parecen adquirir masas efectivas enormes debido a sus intensas interacciones mutuas.
Los investigadores sometieron el cristal a campos magnéticos cuidadosamente controlados y lo enfriaron hasta apenas 60 milikelvin, una temperatura cercana al cero absoluto (-273,15 °C). En estas condiciones extremas, el material se sitúa justo en el borde de una transición cuántica donde emerge el comportamiento de metal raro.
Para observar lo que sucede en el interior del cristal echaron mano de la dispersión inelástica de neutrones, una técnica que permite rastrear cómo vibran y fluctúan los momentos magnéticos de los electrones. Gracias a la extraordinaria resolución del espectrómetro empleado, pudieron detectar señales extremadamente sutiles de las fluctuaciones cuánticas presentes en el material.
El experimento fue realizado en el Instituto Laue-Langevin de Grenoble, en Francia. Allí, el doctorando Federico Mazza bombardeó el cristal con neutrones para estudiar su respuesta. «En un material convencional esperaríamos que un neutrón transfiriera su energía a una única partícula», explica Mazza. Sin embargo, los resultados acabaron revelando una realidad mucho más sorprendente.
Federico Mazza posa junto al equipamiento experimental del Instituto Laue-Langevin (ILL), en Grenoble (Francia), donde los investigadores bombardearon un cristal de metal raro con neutrones para detectar uno de los mayores niveles de entrelazamiento cuántico observados hasta la fecha en un material macroscópico. Cortesía: ILL.
Cómo midieron el entrelazamiento cuántico
El aspecto más innovador del estudio no fue la técnica experimental, sino la herramienta conceptual utilizada para analizar los datos.
Los investigadores recurrieron a una magnitud procedente del campo de la información cuántica denominada información de Fisher cuántica. Aunque el nombre suene técnico, su importancia es enorme: esta cantidad permite estimar cuánta información cuántica compartida existe entre las distintas partes de un sistema.
En otras palabras, ofrece una forma indirecta de medir el grado de entrelazamiento presente en un material sin necesidad de observar individualmente cada una de sus partículas.
La teoría predecía que, cerca de ciertas transiciones cuánticas, esta magnitud debía crecer de forma muy pronunciada si el sistema desarrollaba fuertes correlaciones cuánticas colectivas.
Y eso fue exactamente lo que encontraron.
🗣️ Silke Bühler-Paschen, responsable experimental del trabajo en la Universidad Técnica de Viena o TU Wien (Austria), resume así el principio físico que permitió el descubrimiento: «La información de Fisher cuántica cuantifica la sensibilidad con la que un sistema cuántico responde a un cambio». En un conjunto de partículas independientes, explica, cada componente responde por separado. Pero cuando existe entrelazamiento, «el sistema completo puede responder con una intensidad superior a la suma de sus partes».
La clave: la información de Fisher cuántica
Al analizar los datos, los investigadores observaron que la información de Fisher cuántica aumentaba continuamente al reducir la temperatura. No aparecía ninguna escala característica ni señales de saturación. Cuanto más se acercaba el sistema al punto crítico cuántico, mayor era el nivel de correlación cuántica entre sus componentes.
Entre 10 kelvin y apenas 60 milikelvin, la señal aumentó casi cuarenta veces.
A partir de esos datos, el equipo calculó que el material presenta al menos nueve partículas entrelazadascuánticamente de forma colectiva. Sin embargo, los propios autores subrayan que esta cifra constituye solo un límite inferior muy conservador. El número real podría ser considerablemente mayor.
🗣️ «Al analizar los datos mediante la información de Fisher cuántica encontramos una respuesta que no puede explicarse en términos de partículas independientes —señala Mazza. Y añade—: En su lugar, observamos indicios de que grupos formados por al menos nueve entidades cuánticamente entrelazadas actúan de manera colectiva».
Lo relevante no es tanto el número exacto como el hecho de que el entrelazamiento aparece distribuido de manera colectiva en una región macroscópica del cristal.
No se trata de parejas aisladas de partículas conectadas entre sí, sino de una extensa red de correlaciones cuánticas que involucra simultáneamente a múltiples componentes del sistema.
Una gigantesca red invisible de conexiones cuánticas
Los resultados también aportan pistas sobre la verdadera naturaleza de los metales extraños.
La física convencional describe los electrones de un sólido mediante cuasipartículas, entidades colectivas que se comportan de manera similar a partículas individuales. Sin embargo, numerosos indicios sugieren que en los metales extraños estas cuasipartículas dejan de existir.
Las simulaciones por ordenador realizadas por los autores muestran que el aumento del entrelazamiento coincide precisamente con la destrucción de esas cuasipartículas. A medida que desaparecen las descripciones individuales, emerge un comportamiento colectivo gobernado por enormes fluctuaciones cuánticas.
🗣️ «Este nuevo trabajo colaborativo demuestra que, en materiales cuánticos altamente colectivos, como los metales extraños, los electrones presentan un grado especialmente elevado de entrelazamiento cuántico», afirma Si. Para el investigador, «nuestro trabajo proporciona una nueva forma de comprender este estado colectivo de la materia».
Según los investigadores, esta transición de un estado coherente a otro incoherente podría explicar algunas de las propiedades más desconcertantes de los metales extraños, incluida su famosa resistencia eléctrica lineal con la temperatura.
Ilustración artística de un metal raro en estado crítico cuántico. Las líneas luminosas representan las correlaciones cuánticas colectivas entre partículas que permanecen entrelazadas, un fenómeno que podría explicar el comportamiento anómalo de estos materiales y su peculiar forma de conducir la electricidad. Cortesía: TU Wien / Harald Ritsch.
El mayor entrelazamiento observado en un material cuántico
Los autores sostienen que la intensidad del fenómeno observado podría representar el mayor grado de entrelazamiento multipartito detectado hasta ahora en un material cuántico real. Además, a diferencia de otros estudios previos, la señal se observó lejos de cualquier orden magnético convencional, lo que refuerza la idea de que el fenómeno tiene un origen genuinamente cuántico y no puede explicarse mediante las teorías clásicas habituales.
«Lo que observamos aquí no es una particularidad de un material concreto, sino un principio físico general —comenta Fakher Assaad, teórico principal del estudio en la Universidad de Würzburg, en Alemania. Y continúa—: El fuerte entrelazamiento cuántico parece estar directamente relacionado con el comportamiento inusual de los metales raros».
Si futuros experimentos encuentran comportamientos similares en otros metales de este tipo, podría emerger una nueva visión unificada de estos materiales: sistemas en los que enormes cantidades de partículas permanecen entrelazadas de manera colectiva y generan propiedades macroscópicas imposibles de comprender desde una perspectiva clásica.
Qué aplicaciones podría tener este descubrimiento
Las implicaciones van mucho más allá del estudio de materiales exóticos.
El entrelazamiento multipartito es un recurso esencial para numerosas tecnologías cuánticas, desde sensores ultraprecisos hasta futuros ordenadores cuánticos. Comprender cómo surge de forma espontánea en materiales reales podría abrir nuevas vías para diseñar dispositivos capaces de explotar estas propiedades de forma práctica.
«La determinación experimental de este entrelazamiento cuántico reforzado en los metales extraños es realmente gratificante —dice Si. Y añade—: Queremos utilizar este trabajo como punto de partida para desarrollar un marco teórico que emplee el entrelazamiento cuántico para explorar nuevas capacidades en el ámbito de la información cuántica».
Silke Bühler-Paschen comparte esa visión de futuro: «Los resultados representan un gran éxito para nosotros. Confirman que nuestro enfoque poco convencional, basado en aplicar métodos de la ciencia de la información cuántica al estudio de nuevos materiales, puede revelar conocimientos fundamentalmente nuevos».
La investigadora ya mira hacia el siguiente objetivo: «Nuestro propósito es explorar si los metales extraños podrían encontrar algún día aplicaciones en tecnologías cuánticas, por ejemplo en mediciones de ultraalta precisión para metrología cuántica».
Por ahora, el hallazgo representa una ventana inédita hacia uno de los aspectos más profundos de la naturaleza. En un pequeño cristal del tamaño de una uña, enfriado casi hasta el cero absoluto, los científicos han encontrado indicios de una gigantesca red invisible de conexiones cuánticas. Un recordatorio de que, incluso en objetos cotidianos y aparentemente sólidos, el universo sigue funcionando según reglas extraordinariamente extrañas.▪️(17-junio-2026)
PREGUNTAS & RESPUESTAS: Entrelazamiento Cuántico y Metales Raros
⚛️ ¿Qué es el entrelazamiento cuántico?
Es un fenómeno mediante el cual dos o más partículas comparten un estado cuántico común y permanecen correlacionadas incluso cuando están separadas físicamente.
⚛️ ¿Qué es un metal raro?
Es un material cuya resistencia eléctrica no sigue las leyes convencionales de los metales y muestra propiedades asociadas a fuertes correlaciones cuánticas.
⚛️ ¿Qué es la información de Fisher cuántica?
Una herramienta matemática que permite cuantificar indirectamente el grado de entrelazamiento existente en un sistema cuántico complejo.
⚛️ ¿Por qué es importante este descubrimiento?
Porque proporciona una nueva explicación para el comportamiento de los metales extraños y demuestra que el entrelazamiento cuántico puede detectarse en materiales macroscópicos visibles a simple vista.
⚛️ ¿Puede tener aplicaciones tecnológicas?
Sí. Los investigadores creen que estos resultados podrían contribuir al desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas relacionadas con sensores, computación y mediciones de ultraalta precisión.
LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
Un nuevo estudio sugiere que microorganismos terrestres podrían haber llegado a Europa, la luna helada de Júpiter, transportados por partículas de polvo expulsadas desde la atmósfera de la Tierra.
La hipótesis se basa en la panspermia, la teoría que plantea que la vida puede propagarse entre distintos mundos a través del espacio.
Europa alberga un enorme océano de agua líquida bajo su superficie helada, uno de los entornos más prometedores del Sistema Solar para buscar vida.
Los investigadores calculan que miles de billones de partículas potencialmente portadoras de bacterias podrían haber alcanzado Europa durante los últimos 30 a 80 millones de años.
Si algunos microorganismos lograron sobrevivir al viaje y al impacto, las grietas del hielo europeo podrían haberles permitido alcanzar el océano subterráneo.
El estudio no demuestra que exista vida en Europa, pero plantea una fascinante posibilidad: que la Tierra haya sembrado de vida otro mundo del Sistema Solar.
FÍSICA CUÁNTICA
Información facilitada por la Universidad Rice y la TU Wien
Fuente: Mazza, F., Biswas, S., Yan, X. et al.Quantum Fisher information in a strange metal. Nature Physics (2026). DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-026-03298-0
