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Al esperar que se derrita el hielo de el cristal de un coche en invierno, o que se enfríe una bebida tibia, el tiempo que tarda un cuerpo en alcanzar una temperatura estable y equilibrada con su entorno (equilibrio térmico) depende de un gran número de factores. Entre ellos se pueden citar la superficie, las propiedades del material del cuerpo y el flujo de aire.
Sin embargo, al acercarnos a la escala subatómica en la que operan los qubits en las computadoras cuánticas, entra en juego un conjunto diferente de reglas. Las condiciones externas siguen siendo importantes, pero según un nuevo artículo publicado en la revista , la mecánica cuántica impone un límite de velocidad fundamental a la rapidez con la que distintos sistemas cuánticos pueden alcanzar el equilibrio térmico.
La importancia de esta conclusión radica en que este límite es universal. Cuanta energía se aplique, por fuerte que sea la dirección de un sistema, el proceso no puede verse obligado a ocurrir más rápidamente.
La búsqueda de un límite de velocidad universal
Durante años, los físicos han observado indicios de este límite de Planck en los materiales superconductores y en los sistemas cuánticos, lo que les ha hecho sospechar que existe un límite universal de velocidad. Sin embargo, faltaba una demostración matemática general que estableciera tal límite.
En este punto, Paolo Abiuso de la Academia de Ciencias de Austria y sus colegas entran en escena.
Los investigadores han creado un marco matemático universal que aborda la termalización como un proceso capaz de llevar distintos sistemas cuánticos a sus respectivos estados térmicos. Utilizando la teoría de la información cuántica, calcularon qué tan rápidamente puede ocurrir esto bajo las leyes de la mecánica cuántica.
Para materializar sus hallazgos, el equipo aplicó sus ecuaciones a un modelo teórico de partículas cuánticas interactuantes y examinó su comportamiento de forma matemática.
Una velocidad máxima que no se puede superar
¿Y qué resultado han dado todos estos cálculos numéricos y la formalización?
El equipo demostró que la mecánica cuántica impone una velocidad límite al llevar a diferentes sistemas cuánticos hacia el equilibrio térmico. Descubrieron que este límite está determinado por la temperatura y por dos constantes fundamentales de la naturaleza: la constante de Planck reducida y la constante de Boltzmann.
“Es decir, este límite surge de la observación de que la máquina de termalización no podrá violar el límite de Heisenberg [un límite fundamental sobre qué tan precisamente se pueden medir las propiedades cuánticas],” escriben los autores del estudio.
Esto significa que el tiempo mínimo necesario para que los sistemas cuánticos alcancen el equilibrio térmico a temperaturas más altas puede ser más corto, aunque, cuando resultan aplicables, no pueden superar este límite fundamental de velocidad. Los hallazgos confirman que este límite de velocidad depende de la temperatura y de la mecánica cuántica, independientemente de lo complejo que sea el entorno circundante.
No obstante, a temperaturas extremadamente bajas, el límite está determinado por la diferencia de energía entre los dos estados de energía más bajos de un sistema.
Este artículo es mucho más que un trabajo matemático ingenioso. Comprender estos límites universales de la velocidad puede ayudar a los investigadores a desarrollar computadoras cuánticas más avanzadas, entre otras aplicaciones.
Este artículo fue escrito por Paul Arnold, editado por Lisa Lock y revisado y verificado en cuanto a su precisión por Robert Egan; en su elaboración se ha dedicado un cuidadoso trabajo humano. Science X depende del apoyo de sus lectores para mantener el periodismo científico independiente. Si esta noticia es importante para usted, puede considerar la posibilidad de realizar una donación, en particular una donación mensual. Como agradecimiento, recibirá una cuenta sin anuncios.
Paolo Abiuso et al., Una demostración teórica de la información sobre la límite de Planck para la termalización, (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03397-y
Licenciatura en Biología de la Universidad de Londres. Productor de documentales de la BBC con experiencia internacional. Trabaja de forma independiente desde el sur de España.
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BA en Historia del Arte, MA en Cultura Material. Antiguo editor de , paramédico y coordinador de para trasplantes. Edita para Science X desde 2021.
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Licenciatura en biología matemática y máster en escritura creativa. Muy viajero; posee perspectivas únicas sobre ciencia y lenguaje. Ver perfil completo →
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