Кристаллы времени впервые объединили в систему

Физики из Ланкастерского университета в Великобритании впервые добились объединения кристаллов времени в единую развивающуюся систему. Это достижение – важный шаг к потенциальному использованию этих частиц в практических целях, например, для квантовой обработки информации, сообщает Nature Communications.

Долгое время считалось, что существование кристаллов времени невозможно. Но в 2016 году ученые официально объявили об их открытии.

Кристаллы времени представляют собой фазу вещества, очень похожую на обычные кристаллы, но обладающую одним необычным свойством. Если в обычных кристаллах атомы расположены в фиксированной трехмерной сетчатой структуре, то в кристаллах времени демонстрируют колебания, которые нельзя объяснить внешним воздействием.

«Там, где структура обычных кристаллов повторяется в пространстве, в кристаллах времени она повторяется в пространстве и времени», – пояснили ученые.

Колебания, также называемые тиканьем, привязаны к определенной регулярной частоте. Считается, что они находятся в минимально возможном энергетическом состоянии и поэтому способны сохранять стабильность в течение долгого времени.

«Все знают, что вечные двигатели невозможны. Однако в квантовой физике вечный двигатель – это нормально», – подчеркнул ведущий автор Самули Отти.

Ученые работали с кристаллами времени, состоящими из квазичастиц (магнонов). Магноны возникают, когда гелий-3 (стабильный изотоп гелия с двумя протонами и одним нейтроном) охлаждается до одной десятитысячной градуса абсолютного нуля. Это создает так называемую В-фазную сверхтекучую жидкость с низким давлением и нулевой вязкостью.

Когда два кристалла времени коснулись друг друга, то обменялись магнонами. Обмен повлиял на колебания каждого из кристаллов, создавая единую систему, способную функционировать в двух дискретных состояниях.

Ученые пояснили, что в квантовой физике объекты, которые могут иметь более одного состояния, существуют в сочетании этих состояний. Наличие кристалла времени, работающего в системе с двумя состояниями, может стать основой для создания новых квантовых технологий.

Ранее сообщалось, что швейцарские ученые сохранили квантовый бит на рекордное время. Срок составил 20 миллисекунд.