У 2012 році фізик Френк Вільчек із Массачусетського технологічного інституту зауважив, що закони фізики також мають тимчасову симетрію. Це означає, що будь-який експеримент, повторений пізніше, має дати той самий результат. Вільчек провів аналогію з нормальними кристалами, але у вимірі часу, назвавши цю спонтанну симетрію, що порушує час, кристалом часу. Через кілька років фізики змогли нарешті побудувати його.
«Кристали часу охоплюють частину кордону між двома світами. Можливо, ми зможемо дізнатися, як видалити кордон шляхом детального вивчення кристалів часу», — сказав Самулі Аутті, провідний вчений проекту з університету Ланкастера в Сполученому Королівстві.
У новому дослідженні Аутті та його команда використовували «магнони» для створення свого кристала часу. Магнони – це квазічастинки, що виникають у колективному стані групи атомів. В даному випадку група фізиків взяла гелій-3 (атом гелію з двома протонами, але тільки з одним нейтроном) і охолодила його з точністю до десятитисячного градуса вище за абсолютний нуль. За цієї температури гелій-3 перетворився на конденсат Бозе-Ейнштейна, де всі атоми мають загальний квантовий стан і працюють узгоджено один з одним. У цьому конденсаті всі спіни електронів у гелії-3 пов’язані та працювали разом, генеруючи хвилі магнітної енергії – магнони. Ці хвилі нескінченно хлюпалися туди-сюди, перетворюючись на кристал часу.
Команда Аутті взяла дві групи магнонів, кожна з яких працювала як окремий кристал часу, і підвела їх досить близько, щоб вони могли впливати один на одного. Об’єднана система магнонів діяла як один кристал часу з двома різними станами.
Мета цього експерименту полягає у створенні стабільно працюючої системи кристалів часу, які можна було б використовувати для квантових обчислень. У класичних комп’ютерних системах основною одиницею інформації є біт, який може приймати стан 0 або 1, у той час як у квантових обчисленнях кожен «кубіт» може бути більш ніж в одному місці одночасно, що дозволяє виконувати набагато більше обчислень.
«Це може означати, що кристали часу можна використовувати як будівельний блок для квантових пристроїв, які працюють також за межами лабораторії. У такому починанні створена нами дворівнева система буде основним будівельним блоком», – сказав Аутті.
Ця робота нині дуже далека від працюючого квантового комп’ютера, але відкриває цікаві напрями досліджень. Фактично фізики створили систему з двох з’єднаних кристалів часу, що є дивними квантовими системами, що застрягли в нескінченній петлі, до якої не застосовні звичайні закони термодинаміки. Якщо вчені зможуть маніпулювати системою із двох кристалів часу, не руйнуючи її квантові стани, вони потенційно можуть побудувати більші системи кристалів часу, які будуть справжніми обчислювальними пристроями.
Ви можете допомогти Україні боротися з російськими окупантами. Найкращий спосіб зробити це – пожертвувати кошти Збройним Силам України через Savelife або через офіційну сторінку НБУ.
Читайте також: