Yeni hesaplamalara göre, bir zamanlar kuantum fiziğinin tuhaflığı olarak kabul edilen zaman kristalleri, doğru saatler ve sensörler için iyi bir yapı taşı olabilir.
Zaman kristalleri kuantum fiziğinin bir tuhaflığıdır, ancak yeni hesaplamalar bu tuhaf malzemelerin çok doğru saatler oluşturmak için yararlı olabileceğini gösteriyor.
Tüm kristaller tekrarlamayla tanımlanır; geleneksel kristaller tekrarlanan desenlerde düzenlenmiş atomlardan yapılır ve zaman kristalleri zaman içinde tekrarlanan bir yapıya sahiptir. Bir zaman kristalini yeterince uzun süre gözlemlerseniz, onun aynı konfigürasyonlar dizisi boyunca tekrar tekrar döndüğünü göreceksiniz. Üstelik bu döngü, malzemenin onu korumaya zorlanması nedeniyle değil, düşük sıcaklıkta suyun tercih edilen fazının buz olmasına benzer şekilde, tercih edilen faz olması nedeniyle kendiliğinden ortaya çıkar.
İtalya’daki Abdus Salam Uluslararası Teorik Fizik Merkezi’nden Ludmila Viotti ve meslektaşları artık bazı zaman kristallerinin çok hassas kuantum saatleri için iyi bir yapı taşı olabileceğini gösterdi.
Her biri kuantum spin özelliği tarafından belirlenen iki farklı duruma sahip olan 100’e kadar kuantum mekaniksel parçacıktan oluşan bir sistemi matematiksel olarak analiz ettiler; tıpkı masadaki bir madalyonun hangi tarafının yukarı baktığına göre belirlenen iki farklı duruma sahip olmasına benzer şekilde. Araştırmacıların üzerinde çalıştığı spesifik dönüş sistemi, bir zaman kristali haline gelebilir veya zamanda kendiliğinden salınmayan daha geleneksel bir fazda var olabilir ve her iki fazda da bir saat olarak kullanılabilir. Ekip, zaman kristali aşamasında dönüşlerden oluşan saatin performansının (doğruluğu ve hassasiyeti) bu “normal” aşamada dönüşlerden oluşan bir saatle nasıl karşılaştırılacağını hesapladı.
Viotti, “Normal aşamada, daha küçük zaman aralıklarını çözmek istiyorsanız doğruluğu katlanarak kaybedersiniz. Zaman kristali aşamasında, aynı çözünürlük için çok daha yüksek doğruluk elde edebilirsiniz” diyor. Her ne kadar, örneğin dakika yerine saniyeleri ölçmek istiyorsanız, dönüşe dayalı saatin doğruluğu normalde daha az olsa da, dönüşler önce bir zaman kristali oluşturduğunda bu gerçekleşmedi.
King’s College London’dan Mark Mitchison, zaman kristalinin saat yapımı için umut verici bir başlangıç noktası olmasının şaşırtıcı olmadığını, ancak bu avantajın titiz bir analizinin şu ana kadar eksik olduğunu söylüyor. Kendisi ve meslektaşları daha önce neredeyse her türlü rastgele olay dizisinin bir saate dönüştürülebileceğini kanıtlamıştı; ancak kendi kendine devam eden salınımlara sahip bir sistemin başlangıçtan itibaren daha saat benzeri bir yapı sağladığını söylüyor.
Polonya’daki Jagiellonian Üniversitesi’nden Krzysztof Sacha, “Yaklaşık 10 yıldır zaman kristallerinin var olabileceğini biliyoruz, ancak onlardan nasıl yararlanılacağı hala belirsiz” diyor. “Sıradan kristallerin hem mücevherat hem de bilgisayar işlemcileri yapımında kullanılabilmesi gibi, zaman kristallerinin de yararlı teknolojilere olanak sağlamasını istiyoruz.”
Zaman kristallerinin aşırı soğuk atomlardan oluşan dünyadaki mevcut en iyi saatleri geçme ihtimalinin düşük olduğunu söylüyor ancak yine de kötü aktörler tarafından bozulabilen GPS gibi uydu sistemlerine dayalı zaman işleyişine alternatif olabilirler. Mitchison, zaman kristallerinden yapılan saatlerin aynı zamanda manyetik alan sensörlerinin temeli olabileceğini, çünkü bu tür alanların çok küçük miktarlarının bile saatlerin tik taklarını bozabileceğini söylüyor.
Ancak Viotti, zaman kristallerinin pratik olarak kullanılabilmesi için daha yapılacak çok iş olduğunu söylüyor. Örneğin, ekibinin dönüş sisteminin doğru saatler gibi davranan diğer sistemlerle karşılaştırılması ve gerçek dönüşlerle yapılan bir deneyde test edilmesi gerektiğini söylüyor.
