Cristale de două ori au fost legate cu succes împreună pentru prima dată

Fizicienii tocmai au făcut un pas uimitor către dispozitive cuantice care arată ca ceva din science fiction.

Pentru prima dată, grupuri izolate de particule se comportă ciudat Stările materiei Cunoscute sub numele de cristale de timp, acestea au fost legate într-un sistem sofisticat care poate fi incredibil de util Statistica cantitativă.

După prima observare a interacțiunii dintre două cristale de timp, detaliată într-o lucrare de acum doi ani, acesta este următorul pas către posibilitatea valorificării cristalelor de timp în scopuri practice, cum ar fi procesarea informațiilor cuantice.

Cristalele timpului, care au fost descoperite și confirmate oficial doar cu câțiva ani în urmă, în 2016, au fost cândva considerate a fi imposibile din punct de vedere fizic. Este o fază a materiei foarte asemănătoare cu cristalele obișnuite, dar are o proprietate suplimentară, foarte ciudată și specială.

În cristalele obișnuite, atomii sunt aranjați într-o structură de rețea tridimensională fixă, cum ar fi rețeaua atomică a unui diamant sau a unui cristal de cuarț. Aceste cleme repetitive pot varia în configurație, dar orice mișcare pe care o prezintă provine exclusiv din împingeri externe.

În cristalele de timp, atomii se comportă ușor diferit. Ele afișează modele de mișcare în timp care nu pot fi explicate cu ușurință printr-o împingere sau tragere externă. Aceste oscilații – denumite „bifă” – sunt blocate la o frecvență regulată și specificată.

Teoretic, cristalele de timp bat în cea mai scăzută stare de energie posibilă – cunoscută sub numele de stare fundamentală – și sunt astfel stabile și coerente pe perioade lungi de timp. Prin urmare, pe măsură ce structura cristalină obișnuită se repetă în spațiu, cristalele de timp se repetă în spațiu și timp, arătând mișcarea permanentă a stării fundamentale.

„Toată lumea știe că mașinile cu mișcare perpetuă sunt imposibile”, Spune fizicianul și autorul principal Samuli Autti de la Universitatea Lancaster din Regatul Unit.

„Cu toate acestea, în fizica cuantică, mișcarea perpetuă este bună atâta timp cât închidem ochii. Alunecând prin această fantă, putem face cristale de timp.”

Se formează cristalele de timp la care a lucrat echipa cvasiparticule Se numesc Magnoni. Magnonii nu sunt particule reale, ci constau dintr-o excitație colectivă a unui electron care se rotește, ca o undă care se propagă printr-o rețea de spini.

Magnoniții apar atunci când heliul-3 – un izotop stabil de heliu cu doi protoni dar doar un neutron – este răcit la o zece miimi dintr-un grad de zero absolut. Rezultă ceea ce se numește superpass B, care este un lichid vâscos, de joasă presiune.

În acest mediu, cristalele de timp s-au format ca condensate Bose-Einstein distincte spațial, fiecare constând dintr-un trilion de cvasiparticule Magnon.

A Condensator Bose-Einstein Este alcătuit din bosoni răciți la o mică fracție peste zero absolut (dar nu până la zero absolut, moment în care atomii se opresc din mișcare).

Acest lucru îi face să se scufunde într-o stare de energie scăzută, să se miște foarte încet și să se unească suficient pentru a se suprapune, rezultând un nor de atomi de mare densitate care acționează ca un singur „super atom” sau undă de materie.

Când cele două cristale cărora li s-a permis să se atingă, au făcut schimb de vocalizări. Acest schimb a afectat oscilația fiecărui cristal de timp, creând un singur sistem cu opțiunea de a funcționa în două stări separate.

În fizica cuantică, lucrurile care pot avea mai multe stări există într-un amestec al acelor stări înainte de a fi suprapuse printr-o analogie clară. Deci având un dosar cristalul timpului Funcționează într-un sistem cu două stări Oferă noi opțiuni bogate ca bază pentru tehnologiile cuantice.

Cristalele de timp sunt o modalitate corectă de a le folosi ca qubiți, deoarece există un număr mare de obstacole de rezolvat mai întâi. Dar piesele încep să cadă la locul lor.

La începutul acestui an, o altă echipă de fizicieni a anunțat că au reușit să facă cristale de timp la temperatura camerei, care nu trebuie izolate de împrejurimile lor.

Interacțiunile mai complexe dintre cristalele de timp și controlul lor precis vor avea nevoie de dezvoltare ulterioară, la fel ca și monitorizarea cristalelor de timp care interacționează fără a fi nevoie de fluide suprarăcite. Dar oamenii de știință sunt optimiști.

„Se pare că punerea celor doi împreună funcționează minunat, chiar dacă cristalele timpului nu au fost acolo de la început”, spune Autti. „Și știm deja că este acolo și la temperatura camerei”.

Căutarea a fost publicată în Comunicarea naturii.