Časové kryštály „nemožné“, ale riaďte sa kvantovou fyzikou

Časové kryštály sa dlho považovali za nemožné, pretože sa zdalo, že ich večný pohyb popiera fyzikálne zákony. Avšak pomocou kvantovej fyziky Vedci nielen vytvorili časové kryštály, ale teraz tiež ukázali, že majú potenciál napájať užitočné zariadenia v budúcnosti.

Vedci vytvorili prvý „časovo-kryštálový“ systém dvoch telies v experimente, ktorý podľa všetkého ohýba fyzikálne zákony.

Stalo sa tak po tom, čo ten istý tím nedávno prvýkrát hovoril o novej fáze prípadu.

Kryštály času sa dlho považovali za nemožné, pretože sa skladajú z atómov v nekonečnom pohybe. Objav zverejnený dnes (2. júna 2022) v časopise komunikácia prírodyukazuje, že kryštály času sa dajú nielen vyrobiť, ale majú aj potenciál premeniť sa na užitočné nástroje.

Časové kryštály sa líšia od štandardného kryštálu – ako sú kovy alebo horniny – ktorý sa skladá z atómov usporiadaných v pravidelne sa opakujúcom vzore v priestore.

Prvýkrát teoretizovaný nositeľom Nobelovej ceny Frankom Wilczekom v roku 2012 a identifikovaný v roku 2016, časové kryštály vykazujú bizarnú vlastnosť, že sú v nepretržitom, opakujúcom sa pohybe v čase bez akéhokoľvek externého vstupu. Ich atómy neustále oscilujú, rotujú alebo sa pohybujú najskôr jedným a potom druhým smerom.

Vedci ochladili supratekuté hélium-3 na takmer absolútnu nulu (mínus 273,15 °C) vo vnútri tejto otočnej chladničky, kde sa vytvorilo a priviedlo do kontaktu dvakrát toľko kryštálov. kredit: © Aalto University/Mikko Ruskinen

Vedúci autor EPSRC Fellow Dr. Samuli Auti z Katedry fyziky Lancasterskej univerzity vysvetlil: „Každý vie, že stroje na večný pohyb sú nemožné. Pokiaľ však máme v kvantovej fyzike zatvorené oči, je večný pohyb v poriadku. Tým, že sa prepašujeme z tejto trhliny môžeme vytvoriť časové kryštály.“

„Ukazuje sa, že ich spojenie funguje nádherne, aj keď časový kryštál v prvom rade neexistuje. A my už vieme, že existujú aj pri izbovej teplote.“

„Dvojúrovňový systém“ je základným stavebným kameňom kvantového počítača. Časové kryštály možno použiť na zostavenie kvantových zariadení, ktoré fungujú pri izbovej teplote.

Medzinárodný tím výskumníkov z Lancaster University, Royal Holloway London, Landau Institute a Univerzita Aalto pozoroval časové kryštály v Helsinkách pomocou hélia-3, vzácneho izotopu hélia, ktorý obsahuje chýbajúci neutrón. Experiment sa uskutočnil na univerzite Aalto.

Supratekuté hélium-3 ochladili na približne desať tisícin stupňa[{“ attribute=““>परम शुन्य (0.0001K या -273.15°C)। शोधकर्ताओं ने सुपरफ्लुइड के अंदर दो बार क्रिस्टल बनाए, और उन्हें छूने के लिए लाया। तब वैज्ञानिकों ने क्वांटम भौतिकी द्वारा वर्णित दो समय के क्रिस्टल को परस्पर क्रिया करते देखा।

संदर्भ: „क्वांटम टाइम क्रिस्टल के नॉनलाइनियर टू-लेवल डायनामिक्स“ 2 जून 2022, प्रकृति संचार.
डीओआई: 10.1038/एस41467-022-30783-डब्ल्यू