Un equipo de investigadores europeos ha logrado detectar indicios claros de la existencia de los llamados anyones en un gas cuántico unidimensional, un resultado publicado a finales de mayo de 2025 en la revista Nature. Utilizando átomos de cesio enfriados a temperaturas extremas, los científicos han conseguido generar condiciones donde estas partículas intermedias entre bosones y fermiones pueden emerger de forma controlada. Se trata de la primera evidencia experimental de este tipo de comportamiento estadístico fraccionario en un entorno unidimensional, algo que hasta ahora solo se había logrado prever en cálculos teóricos.

¿Qué significa realmente este descubrimiento?

En física cuántica, las partículas se suelen dividir en dos grandes familias: los bosones, que pueden compartir el mismo estado, y los fermiones, que lo tienen prohibido por el principio de exclusión de Pauli. Los anyones representan un punto intermedio, una suerte de híbrido con propiedades estadísticas propias que no encajan del todo en las categorías clásicas. Hasta la fecha, estos anyones se habían observado únicamente en sistemas bidimensionales muy particulares, como los materiales que presentan el efecto Hall cuántico fraccionario.

Lo llamativo de este nuevo estudio es que demuestra que los anyones también pueden surgir en gases unidimensionales. El experimento se basó en un condensado de Bose–Einstein de átomos de cesio, donde se introdujo una especie de impureza que se movía a través del gas y alteraba la forma en que los átomos interactuaban. Este proceso permitió ajustar la fase estadística que determina cómo se comportan las partículas entre sí, generando una configuración en la que aparecían los anyones.

Detalles técnicos sin complicarse demasiado

El control de la fase de intercambio estadístico, que se puede ver como el “carácter” de la partícula, es clave para generar estos fenómenos. En este caso, los investigadores lograron variar ese parámetro a partir de la velocidad de la impureza que recorría el gas de cesio. Con ello consiguieron ver patrones asimétricos en la distribución de momento de las partículas, un indicio robusto de que habían logrado forzar la aparición de estos estados anyónicos.

Una de las cuestiones más interesantes que surgieron del experimento es lo que se denomina fermionización dinámica. Esto significa que, aunque las partículas sean bosones en su naturaleza, en determinadas circunstancias se comportan como si fuesen fermiones, bloqueándose mutuamente el acceso a un mismo estado cuántico durante un breve tiempo. Ese cambio de comportamiento en condiciones fuera de equilibrio aporta información muy valiosa para entender cómo funcionan los gases cuánticos en regímenes extremos, donde la interacción entre partículas domina por completo la dinámica.

Se estima que el control de la fase estadística alcanzó precisiones cercanas a ±0,1 π, lo que supone un nivel de ajuste muy alto para experimentos de física cuántica con átomos ultrafríos. Esto refuerza la fiabilidad de los resultados obtenidos y ofrece una ventana única para explorar nuevos comportamientos de la materia a escalas microscópicas.

Aplicaciones y posibles usos

Este hallazgo podría tener implicaciones importantes para áreas como la computación cuántica. Los anyones llevan años considerándose candidatos ideales para desarrollar tecnologías topológicas, es decir, dispositivos cuánticos que sean especialmente robustos frente a fallos y ruidos externos. La posibilidad de recrear estos anyones en gases ultrafríos y de controlarlos de forma ajustada puede facilitar avances a medio plazo en simulaciones cuánticas y en la búsqueda de sistemas físicos que sirvan de base para qubits más estables.

Por otro lado, la demostración experimental de la existencia de anyones en un entorno unidimensional permite ensayar nuevas teorías de la materia en condiciones de baja dimensión. Este tipo de sistemas son muy apreciados en la física porque permiten estudiar fenómenos extremos con una precisión casi imposible de conseguir en tres dimensiones. Al observar la separación de carga y espín en este gas de cesio, se abre la puerta a futuras investigaciones que podrían explorar estados exóticos de la materia, transiciones de fase poco comunes o incluso efectos cuánticos que imitan a materiales topológicos sin necesidad de sólidos complejos.

Reflexiones finales

Este trabajo confirma algo que la teoría venía prediciendo desde hace tiempo: que los anyones no son exclusivos de sistemas bidimensionales, sino que también pueden aparecer en gases cuánticos unidimensionales cuando se reúnen las condiciones adecuadas. Gracias al control experimental extremadamente preciso sobre el gas de cesio y la impureza móvil, el equipo de investigación ha conseguido ofrecer pruebas claras de ello, incluyendo la observación de patrones asimétricos en las distribuciones de momento y fenómenos de fermionización fuera del equilibrio.

Más allá del valor fundamental para la física, estos resultados podrían impulsar a corto plazo nuevos caminos en tecnologías cuánticas aplicadas, desde simulaciones de materiales hasta dispositivos de computación más tolerantes a errores. En definitiva, los anyones se perfilan como una herramienta valiosa para entender mejor el mundo cuántico y para construir futuros sistemas tecnológicos más eficientes y estables.