Científicos del Centro de Tecnologías Cuánticas (CQT) y de la Universidad Nacional de Singapur han presentado un reloj atómico de lutecio con una exactitud récord. El trabajo, publicado en Nature el 23 de septiembre de 2026, incluye una comparación entre dos relojes sensible al efecto de unos cinco milímetros de diferencia de altura.
Parece una exigencia desmedida para mirar la hora antes de salir de casa. Pero medir el tiempo con tanta finura abre otra puerta, estudiar pequeñas diferencias en el campo gravitatorio terrestre. Esa capacidad podría ayudar a observar cambios en nuestro planeta, aunque su aplicación fuera del laboratorio todavía exige trabajo.
Las cifras del reloj de lutecio
| Dato | Cifra |
|---|---|
| Átomo | Un ion de lutecio-176 |
| Láser | 848 nanómetros |
| Incertidumbre estimada de cada reloj | Cerca de 1 × 10⁻¹⁹ |
| Comparación entre los dos relojes | 200 horas |
| Incertidumbre de la comparación | 5,7 × 10⁻¹⁹ |
| Sensibilidad a la altura | Unos 5 mm |
| Un segundo de error cada | Unos 300.000 millones de años (cálculo propio) |
| Redefinición del segundo | No antes de 2030 |
Una incertidumbre de 1 × 10⁻¹⁹
«Estoy convencido de que lo que tenemos ahora es el reloj más exacto del mundo», afirma Murray Barrett, responsable del equipo. Los investigadores llevan más de una década trabajando con el lutecio para comprobar sus ventajas como referencia del tiempo.
El resultado central es una incertidumbre relativa estimada cercana a 1 × 10⁻¹⁹ para cada reloj. Esa cifra expresa el diminuto margen de duda que queda al evaluar las alteraciones de su frecuencia, el ritmo con el que marca el tiempo. Dicho de otro modo, un reloj así tardaría unos 300.000 millones de años en adelantarse o atrasarse un segundo, más de 20 veces la edad del universo.
Conviene separar ese cálculo de la comprobación experimental. Al comparar los dos dispositivos durante 200 horas, el equipo verificó su concordancia con una incertidumbre de 5,7 × 10⁻¹⁹, un margen mayor que el estimado para cada uno.
Un solo ion de lutecio-176 y un láser de 848 nm
Cada reloj utiliza un solo ion de lutecio-176, un átomo con carga eléctrica. Un láser de 848 nanómetros se ajusta a una transición concreta, el cambio de un electrón entre dos niveles de energía.
Las oscilaciones de esa luz sirven como un péndulo extraordinariamente rápido. El mecanismo permite contar el tiempo tomando como referencia una propiedad del átomo que los investigadores pueden estudiar y reproducir.
Los relojes atómicos ya forman parte de nuestra vida, aunque no los veamos. Sostienen servicios como el GPS y la sincronización de redes de comunicaciones, mientras los modelos ópticos buscan llevar esa exactitud mucho más lejos.
Poco sensible al calor y a los campos magnéticos
La temperatura y los campos magnéticos pueden alterar ligeramente el ritmo de un reloj atómico. La transición elegida en el lutecio es especialmente poco sensible a estos factores, una ventaja cuando se intenta reducir hasta el último margen de error.
El resultado también depende de más de diez años de ajustes y mediciones. Durante ese trabajo, el equipo desarrolló una técnica denominada «promediado hiperfino» para establecer la transición utilizada como referencia del reloj.
Cinco milímetros de altura que cambian el tiempo
¿Puede cambiar el paso del tiempo al levantar un reloj apenas unos milímetros? Cerca de la superficie terrestre, un reloj situado más alto marcha ligeramente más deprisa que otro más bajo, tal como describe la relatividad general.
La comparación realizada en Singapur alcanzó una sensibilidad equivalente a unos cinco milímetros de desnivel. Para evitar que este efecto confundiera los resultados, los investigadores midieron la diferencia de altura entre los iones con precisión inferior al milímetro. Según la relatividad general, subir un reloj cinco milímetros acelera su ritmo en unas 5 partes en 10¹⁹, justo el orden de magnitud que el experimento es capaz de distinguir.
Esto también complica las comparaciones entre laboratorios lejanos. A ese nivel de exigencia, hay que conocer las diferencias de potencial gravitatorio entre ambos lugares, algo que todavía limita la verificación de estos instrumentos.
Relojes para vigilar acuíferos y hundimientos
Aquí aparece el interés ambiental. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST) explica que las redes de relojes ópticos podrían mejorar la vigilancia del hundimiento del terreno y del agotamiento de las aguas subterráneas.
La idea consiste en aprovechar la relación entre gravedad y tiempo para obtener información sobre la superficie y el subsuelo. Sería una herramienta adicional para seguir cambios que no siempre resultan visibles al caminar por una calle o atravesar un campo.
Estas posibilidades corresponden al desarrollo de los relojes ópticos en general. El experimento de Singapur ha comprobado el comportamiento de sus instrumentos en el laboratorio, y todavía queda demostrar cómo trasladar esas prestaciones al trabajo sobre el terreno.
Un reloj transportable y un nuevo segundo hacia 2030
Michael Lee, coautor del estudio, señala que el siguiente paso será reducir el tamaño del equipo hasta convertirlo en un sistema transportable. Los investigadores esperan conseguirlo conservando su exactitud, lo que facilitaría nuevas comparaciones y aplicaciones.
El avance también aporta datos para una futura redefinición del segundo, hoy basada en el cesio. La Oficina Internacional de Pesas y Medidas sitúa en 2030 la fecha más temprana para ratificar ese cambio, condicionado al cumplimiento de los requisitos científicos.
Por ahora, el logro es haber construido dos referencias de tiempo y haber contrastado su concordancia con un margen excepcionalmente pequeño. El estudio completo se ha publicado en Nature.
Imagen: Centre for Quantum Technologies (CQT), Singapur
