El tema en sí es fascinante: mejorar la definición del segundo usando referencias mucho más precisas y reproducibles que la actual, es decir, la transición de microondas del cesio que usamos en todos los países. Hay centenares de estos relojes atómicos clásicos de cesio, y su estabilidad llega a la decimosexta cifra decimal, pero es prácticamente imposible mejorarlo más por la limitación natural de la microondas: nueve mil millones de oscilaciones por segundo.  

Para poder sacarle los dieciséis decimales hay que conseguir ´dividir´ una de esas oscilaciones con una millonésima de exactitud, por decirlo de alguna manera. En cambio, los relojes ópticos oscilan de por sí unas cien mil veces más rápido que el de cesio. De esta forma, basta dividir una oscilación solo por mil, y ya se mejora la referencia como un factor de cien sobre la actual. Claro está que para que esto funcione bien los laboratorios tienen que trabajar de una forma extraordinariamente exacta y reproducible, ya que los átomos y sus transiciones ópticas pueden ser afectadas por perturbaciones indefinidas si no se tiene cuidado. Por poner un ejemplo: la altura a la que está instalado el reloj tiene que conocerse y poderse comparar con otros relojes en otros países con un centímetro de exactitud con relación al nivel del mar (geodésico), ya que esa altura influye en la frecuencia de las oscilaciones debido a la teoría de la relatividad de Einstein.     

El trabajo presenta la comparación más exhaustiva a nivel internacional y demuestra que en unos años los problemas técnicos se conseguirán solventar: todos los relojes ópticos de los diversos institutos en los distintos países han de ser estables, comparables y reproducibles hasta los dieciocho decimales. Cuando esto pase, se llegará a un acuerdo internacional para que todos usen un nuevo sistema de referencias ópticas de frecuencia, con más variedad de átomos e iones por una parte pero también más intercomparabilidad y reserva de seguridad en la exactitud.   

Los relojes tienen que ir todos al mismo ritmo, funcionar continuamente en cada sitio, y estar perfectamente sincronizados. Aunque en el presente trabajo se han visto algunas disparidades mejorables, el hecho de que varios relojes en distintos lugares hayan conseguido demostrar diecisiete e incluso dieciocho decimales de exactitud nos dice que vamos por buen camino a esa meta, y que si las cosas se hacen perfectamente los átomos e iones sirven para marcar el tiempo de una forma más precisa que hoy en día.   

Las ventajas técnicas y científicas serán muy grandes, y ya se puede vislumbrar cómo las técnicas de óptica cuántica que se utilizan en estos relojes también van a beneficiar a la computación, comunicación y criptografía cuánticas. Para la ciencia, la medición del tiempo con tal precisión se está convirtiendo en un nuevo modo de descubrir si la física tal y como la conocemos ahora es incompleta: por ejemplo, si existen partículas que de momento son solo hipotéticas y que ningún acelerador de partículas financiable por el mayor imperio podrá sintetizar en las próximas cinco décadas, o si la materia oscura oscila en el tiempo o el espacio...      

En resumen: la precisión de los nuevos relojes ópticos está siendo analizada con una profundidad y detalle abrumadores, pero es lo que hace falta para que la redefinición del segundo sea cien veces mejor que la actual. Los científicos que trabajan en este campo tienen que eliminar las más pequeñas inexactitudes de sus relojes para que todos disfrutemos de las inmensas ventajas que esto supondrá. Y cuando se habla de dieciocho decimales no se pueden usar excusas para salir del paso: las cifras son implacables, y sus comparaciones no admiten discusión. Este trabajo demuestra que la medición del tiempo está en manos de expertos que han desarrollado técnicas de una exactitud sin par en el mundo de la ciencia.

Está previsto que en el 2030 la Conferencia General de Pesas y Medidas apruebe una nueva definición del segundo basada en frecuencias ópticas, con las que se conseguirán exactitudes de medida sin precedentes gracias al desarrollo de los relojes ópticos. Esta nueva definición permitirá mejoras significativas en la navegación por satélite, redes eléctricas, computación y comunicaciones o transacciones financieras. Influirá también en la mejora de las realizaciones del resto de unidades del Sistema Internacional y establecerá las bases para avances en campos fundamentales de la física.  

La investigación presentada en este artículo es esencial porque por primera vez se ha llevado a cabo una comparación a gran escala de relojes ópticos, se ha demostrado la viabilidad técnica de operar una red internacional de relojes ópticos de alta precisión, ha permitido realizar validaciones cruzadas entre relojes posibilitando detectar y corregir errores sistemáticos y ha permitido verificar las incertidumbres de medida implicadas. Esta comparación no solo mejora la confianza en la exactitud de los relojes ópticos y sus interconexiones, sino que también es una pieza clave para la transición hacia una nueva definición del segundo, basada en patrones ópticos más precisos que los actuales basados en el átomo de cesio.