V roku 2012 fyzik z MIT Frank Wilczek poznamenal, že fyzikálne zákony majú aj časovú symetriu. To znamená, že každý experiment zopakovaný neskôr by mal poskytnúť rovnaký výsledok. Wilczek načrtol analógiu s normálnymi kryštálmi, ale v dimenzii času, pričom túto spontánnu symetriu prerušujúcu čas nazval časovým kryštálom. Po niekoľkých rokoch ho fyzici konečne dokázali postaviť.
„Časové kryštály pokrývajú časť hranice medzi dvoma svetmi. Možno sa môžeme naučiť, ako odstrániť hranicu podrobným štúdiom časových kryštálov.“, povedal Samuli Autti, vedúci vedec projektu na Lancaster University v Spojenom kráľovstve.
V novej štúdii Autti a jeho tím použili "magnóny" na vytvorenie svojho časového kryštálu. Magnóny sú kvázičastice, ktoré vznikajú v kolektívnom stave skupiny atómov. V tomto prípade skupina fyzikov vzala hélium-3 (atóm hélia s dvoma protónmi, ale iba jedným neutrónom) a ochladila ho na desať tisícin stupňa nad absolútnou nulou. Pri tejto teplote sa hélium-3 zmenilo na Bose-Einsteinov kondenzát, kde všetky atómy majú spoločný kvantový stav a navzájom spolupracujú. V tomto kondenzáte sú všetky spiny elektrónov v héliu-3 prepojené a spolupracujú, pričom vytvárajú vlny magnetickej energie - magnóny. Tieto vlny nekonečne špliechali sem a tam a menili sa na časový kryštál.
Auttiho tím vzal dve skupiny magnónov, z ktorých každá fungovala ako samostatný časový kryštál, a priblížil ich dostatočne blízko, aby sa mohli navzájom ovplyvňovať. Kombinovaný systém magnónov pôsobil ako jeden časový kryštál s dvoma odlišnými stavmi.
Cieľom tohto experimentu je vytvoriť stabilný pracovný systém časových kryštálov, ktorý by sa dal použiť na kvantové výpočty. V klasických počítačových systémoch je základnou jednotkou informácie bit, ktorý môže mať stav 0 alebo 1, zatiaľ čo v kvantových výpočtoch môže byť každý „qubit“ na viacerých miestach súčasne, čo umožňuje oveľa viac výpočtov. vykonať.
"To by mohlo znamenať, že časové kryštály môžu byť použité ako stavebný blok pre kvantové zariadenia, ktoré fungujú aj mimo laboratória. V takomto podniku bude nami vytvorený dvojúrovňový systém hlavným stavebným kameňom.“, - povedal Autti.
Táto práca má v súčasnosti veľmi ďaleko od fungujúceho kvantového počítača, no otvára zaujímavé smery výskumu. V skutočnosti fyzici vytvorili systém dvoch spojených časových kryštálov, čo sú zvláštne kvantové systémy uviaznuté v nekonečnej slučke, na ktorú neplatia normálne zákony termodynamiky. Ak vedci dokážu manipulovať so systémom dvoch časových kryštálov bez toho, aby zničili jeho kvantové stavy, mohli by potenciálne vybudovať väčšie systémy časových kryštálov, ktoré by boli skutočnými výpočtovými zariadeniami.
Môžete pomôcť Ukrajine v boji proti ruským útočníkom. Najlepším spôsobom, ako to urobiť, je darovať finančné prostriedky Ozbrojeným silám Ukrajiny prostredníctvom Zachrániť život alebo cez oficiálnu stránku NBU.
Prečítajte si tiež: