Ilgą laiką buvo manoma, kad laiko kristalai yra neįmanomi, nes atrodo, kad jų nuolatinis judėjimas prieštarauja fizikos dėsniams. Tačiau naudojant kvantinę fiziką Mokslininkai ne tik sukūrė laiko kristalus, bet dabar taip pat rodo, kad jie gali ateityje aprūpinti naudingus prietaisus.

Eksperimento metu mokslininkai sukūrė pirmąją dviejų kūnų „laiko kristalo“ sistemą, kuri, atrodo, iškreipia fizikos dėsnius.

Tai įvyko po to, kai ta pati komanda neseniai patyrė pirmą naujo etapo sąveiką.

Ilgą laiką buvo manoma, kad laiko kristalai neįmanomi, nes jie sudaryti iš nesibaigiančio judėjimo atomų. Šiandien (2022 m. birželio 2 d.) žurnale paskelbtas atradimas Gamtos komunikacijosrodo, kad laiko kristalus galima ne tik sukurti, bet ir paversti naudingais prietaisais.

Laiko kristalai skiriasi nuo standartinių kristalų, tokių kaip mineralai ar uolienos, kuriuos sudaro atomai, išdėstyti reguliariai pasikartojančiu modeliu erdvėje.

Pirmą kartą 2012 m. sukurti Nobelio premijos laureatas Frankas Wilczekas ir apibrėžti 2016 m., laiko kristalai pasižymi ypatinga savybe būti nejudantys ir kartoti judesį laike nepaisant jokio išorinio įvesties. Jų atomai nuolat svyruoja, sukasi arba juda iš pradžių viena, o paskui kita kryptimi.

Tyrėjai skystą superskystį helio-3 atvėsino iki beveik absoliutaus nulio (minus 273,15 laipsnių Celsijaus) šiame besisukančio šaldytuvo viduje, du kartus sukurdami kristalus ir išlaikydami juos pasiekiamoje vietoje. Vaizdo kreditas: © Aalto universitetas / Mikko Raskinen

EPSRC bendradarbė dr. Samoli Ooty, vadovaujanti autorė iš Lankasterio universiteto Fizikos katedros, paaiškino: „Visi žino, kad amžinieji judesiai yra neįmanomi. Tačiau kvantinėje fizikoje amžinas judėjimas yra tinkamas tol, kol užmerkiame akis. iš šio plyšio galime padaryti laiko kristalus.

„Pasirodo, kad juos sujungti pavyksta puikiai, net jei laiko kristalų iš pradžių nebuvo. O mes jau žinome, kad jų yra ir kambario temperatūroje.”

„Dviejų lygių sistema“ yra pagrindinė kvantinio kompiuterio sudedamoji dalis. Laiko kristalai gali būti naudojami kvantiniams prietaisams, kurie veikia kambario temperatūroje, statyti.

Tarptautinė mokslininkų komanda iš Lankasterio universiteto, Londono Royal Holloway, Landau instituto ir Aalto universitetas Helsinkyje laiko kristalai buvo stebimi naudojant helio-3 – retą helio izotopą, kuriame trūksta vieno neutrono. Eksperimentas buvo atliktas Aalto universitete.

Jie atvėsino superskystį helio-3 iki maždaug dešimtosios tūkstantosios laipsnių[{” attribute=””>absolute zero (0.0001K or -273.15°C). The researchers created two time crystals inside the superfluid, and brought them to touch. The scientists then watched the two time crystals interacting as described by quantum physics.

Reference: “Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals” 2 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30783-w