Năm 2012, nhà vật lý Frank Wilczek của MIT lưu ý rằng các định luật vật lý cũng có tính đối xứng thời gian. Điều này có nghĩa là bất kỳ thí nghiệm nào được lặp lại sau đó sẽ cho kết quả tương tự. Wilczek đã rút ra một phép loại suy với các tinh thể bình thường, nhưng trong chiều thời gian, gọi đối xứng phá vỡ thời gian tự phát này là tinh thể thời gian. Sau một vài năm, các nhà vật lý cuối cùng đã có thể xây dựng nó.
“Các tinh thể thời gian bao phủ một phần biên giới giữa hai thế giới. Có lẽ chúng ta có thể học cách loại bỏ ranh giới bằng cách nghiên cứu chi tiết các tinh thể thời gian.”, Samuli Autti, nhà khoa học chính của dự án tại Đại học Lancaster, Vương quốc Anh cho biết.
Trong nghiên cứu mới, Autti và nhóm của ông đã sử dụng "nam châm" để tạo ra tinh thể thời gian của họ. Magnon là giả hạt phát sinh trong trạng thái tập thể của một nhóm nguyên tử. Trong trường hợp này, một nhóm các nhà vật lý đã lấy helium-3 (một nguyên tử helium có hai proton nhưng chỉ có một neutron) và làm lạnh nó đến một phần mười nghìn độ trên độ không tuyệt đối. Ở nhiệt độ này, helium-3 đã biến thành ngưng tụ Bose-Einstein, nơi tất cả các nguyên tử có trạng thái lượng tử chung và hoạt động phối hợp với nhau. Trong phần ngưng tụ này, tất cả các spin của electron trong helium-3 được liên kết và hoạt động cùng nhau, tạo ra các sóng năng lượng từ trường - nam châm. Những làn sóng này không ngừng bắn tới bắn lui, biến thành một viên pha lê thời gian.
Nhóm của Autti lấy hai nhóm nam châm, mỗi nhóm hoạt động như một tinh thể thời gian riêng biệt, và đưa chúng đến đủ gần để chúng có thể ảnh hưởng lẫn nhau. Hệ thống nam châm kết hợp hoạt động như tinh thể một lần với hai trạng thái riêng biệt.
Mục tiêu của thí nghiệm này là tạo ra một hệ tinh thể thời gian hoạt động ổn định có thể được sử dụng cho điện toán lượng tử. Trong các hệ thống máy tính cổ điển, đơn vị thông tin cơ bản là một bit, có thể ở trạng thái 0 hoặc 1, trong khi trong điện toán lượng tử, mỗi "qubit" có thể ở nhiều nơi cùng một lúc, cho phép thực hiện nhiều phép tính hơn. được thực hiện.
"Điều này có thể có nghĩa là các tinh thể thời gian có thể được sử dụng làm khối xây dựng cho các thiết bị lượng tử hoạt động bên ngoài phòng thí nghiệm. Trong một cam kết như vậy, hệ thống hai cấp do chúng tôi tạo ra sẽ là khối xây dựng chính.", - Autti nói.
Công trình này hiện còn rất xa so với một máy tính lượng tử đang hoạt động, nhưng nó mở ra những hướng nghiên cứu thú vị. Trên thực tế, các nhà vật lý đã tạo ra một hệ gồm hai tinh thể thời gian được kết nối với nhau, đó là những hệ lượng tử kỳ lạ bị mắc kẹt trong một vòng lặp vô hạn mà các định luật nhiệt động lực học thông thường không áp dụng được. Nếu các nhà khoa học có thể điều khiển một hệ gồm hai tinh thể thời gian mà không phá hủy các trạng thái lượng tử của nó, thì họ có khả năng xây dựng các hệ tinh thể thời gian lớn hơn sẽ là các thiết bị điện toán thực sự.
Bạn có thể giúp Ukraine chiến đấu chống lại những kẻ xâm lược Nga. Cách tốt nhất để làm điều này là quyên góp quỹ cho Các lực lượng vũ trang của Ukraine thông qua Cuộc sống tiết kiệm hoặc thông qua trang chính thức NBU.
Đọc thêm: