Впервые создан стабильный темпоральный кристалл Исслед | Метро на Марсе
Впервые создан стабильный темпоральный кристалл
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде создали временно́й кристалл, сохраняющий свои свойства при взаимодействии с окружающей средой. Эта работа может изменить наши представления о времени и приблизить появление универсальных квантовых компьютеров.
Обычные кристаллы состоят из "решёток" упорядоченных в пространстве атомов. Поэтому про них говорят, что они нарушают пространственную симметрию, то есть перестают быть одинаковыми со всех сторон.
Десять лет назад нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек предположил, что аналогичное нарушение симметрии возможно не в пространстве, а во времени. С тех пор физики пытаются создать "темпоральные кристаллы", новую форму материи, у которой квантовые свойства периодически меняются на противоположные у всех частиц сразу.
Неочевидная (даже контринтутивная) особенность здесь в том, что такие изменения происходят циклически (1101... 0010... 1101...), но не на частоте какого-то внешнего воздействия (например, лазера), а "в своём ритме" — как субгармонические колебания.
Более того, если внешняя сила исчезнет, синхронные квантовые колебания останутся настолько стабильными во времени, что по ним можно будет сверять атомные часы.
Поэтому с темпоральными кристаллами связывают создание сверхточных генераторов частот и хронометров, а с 2019 года на основе временнЫх кристаллов разрабатывают квантовую память.
Однако до сих пор все эти реализации были крайне далеки от практического применения. Они требовали сверхнизких температур, сложного оборудования и максимальной изоляции от внешней среды.
Тем удивительнее, что калифорнийской группе учёных удалость создать сравнительно простой и стабильный темпоральный кристалл на базе оптического резонатора, работающий в обычных условиях. Он сделан из фторида магния и выглядит как стеклянный диск диаметром 1 мм.
Когда на него одновременно направляют два лазерных луча, в резонаторе возникают субгармонические всплески, которые и формируют "темпоральный кристалл" — особую форму вещества, в которой квантовые состояния частиц меняются синхронно и остаются упорядоченными во времени... теперь даже несмотря на тепловые колебания и электромагнитные помехи.
Источник: Nature
