2012 noterade MIT-fysikern Frank Wilczek att fysikens lagar också har tidssymmetri. Detta innebär att varje experiment som upprepas senare bör ge samma resultat. Wilczek drog en analogi med normala kristaller, men i dimensionen av tid, kallade denna spontana tidsbrytande symmetri för en tidskristall. Efter några år kunde fysiker äntligen bygga den.
”Tidskristallerna täcker en del av gränsen mellan de två världarna. Kanske kan vi lära oss hur man tar bort gränsen genom att studera tidskristallerna i detalj.”, säger Samuli Autti, projektets ledande forskare vid Lancaster University i Storbritannien.
I den nya studien använde Autti och hans team "magnoner" för att skapa sin tidskristall. Magnoner är kvasipartiklar som uppstår i en grupp atomers kollektiva tillstånd. I det här fallet tog en grupp fysiker helium-3 (en heliumatom med två protoner men bara en neutron) och kylde den till inom tio tusendelar av en grad över absolut noll. Vid denna temperatur har helium-3 förvandlats till ett Bose-Einstein-kondensat, där alla atomer har ett gemensamt kvanttillstånd och samverkar med varandra. I detta kondensat är alla elektronsnurr i helium-3 sammanlänkade och arbetar tillsammans och genererar vågor av magnetisk energi - magnoner. Dessa vågor stänkte oändligt fram och tillbaka och förvandlades till en tidskristall.
Auttis team tog två grupper av magnoner, som var och en fungerade som en separat tidskristall, och förde dem nära nog att de kunde påverka varandra. Det kombinerade systemet av magnoner fungerade som engångskristall med två distinkta tillstånd.
Målet med detta experiment är att skapa ett stabilt arbetssystem av tidskristaller som kan användas för kvantberäkning. I klassiska datorsystem är den grundläggande informationsenheten en bit, som kan ta ett tillstånd av 0 eller 1, medan i kvantberäkning kan varje "qubit" finnas på mer än en plats samtidigt, vilket tillåter många fler beräkningar för att utföras.
"Detta kan innebära att tidskristaller kan användas som en byggsten för kvantenheter som fungerar utanför labbet också. I ett sådant åtagande kommer det tvånivåsystem som skapats av oss att vara den huvudsakliga byggstenen.", - sa Autti.
Detta arbete är för närvarande mycket långt ifrån en fungerande kvantdator, men det öppnar intressanta forskningsriktningar. Faktum är att fysiker har skapat ett system av två sammankopplade tidskristaller, som är konstiga kvantsystem som sitter fast i en oändlig slinga som termodynamikens normala lagar inte gäller. Om forskare kan manipulera ett system med två tidskristaller utan att förstöra dess kvanttillstånd, skulle de potentiellt kunna bygga större tidskristallsystem som skulle vara riktiga datorenheter.
Du kan hjälpa Ukraina att slåss mot de ryska inkräktarna. Det bästa sättet att göra detta är att donera medel till Ukrainas väpnade styrkor genom Rädda liv eller via den officiella sidan NBU.
Läs också:
Kommentera uppropet