Дослідники з Університету Аалто (Фінляндія) вперше в історії з’єднали часовий кристал з зовнішньою системою. Це відкриття може стати основою для створення нових поколінь квантових комп’ютерів, високоточних сенсорів і надстабільних систем пам’яті.
Що таке часовий кристал?
Часові кристали — це новий тип матерії, вперше запропонований у 2012 році нобелівським лауреатом Френком Вільчеком. Їхня особливість — рух у часі без споживання енергії. Вони перебувають у найнижчому енергетичному стані, але їхні частинки постійно рухаються у циклі.
На відміну від класичних кристалів, які впорядковані в просторі (наприклад, кристал снігу), часові кристали впорядковані у часі. У теорії — це своєрідна квантова вічна машина.
Як працює експеримент
Фінські вчені охолодили надтекучий гелій-3 майже до абсолютного нуля і за допомогою радіохвиль накачали його магнонами — квазічастинками, які поводяться як єдине ціле. Коли радіопомпу вимкнули, магнони утворили часовий кристал, який зберігав рух до 108 циклів (кілька хвилин) — це рекорд для подібних систем.
У процесі затухання кристал самостійно з’єднався з механічним осцилятором, передаючи енергію і реагуючи на частоту та амплітуду зовнішньої системи. Це перший випадок, коли часовий кристал зумів взаємодіяти із зовнішнім середовищем без втрати своєї стабільності.
За словами дослідників, з’єднання часового кристала з механічним осцилятором відтворює оптомеханічні явища, які, зокрема, використовуються у виявленні гравітаційних хвиль. Ці ж принципи можуть бути застосовані для створення стабільної пам’яті в квантових комп’ютерах, продовження часу життя квантових станів і використання в надточних сенсорах та частотних еталонах.
