Işıltılı bir kristal parçası yanardönerliğini son derece düzenli bir atom yapısından alır. 2012 Nobel Fizik Ödülü sahibi Frank Wilczek, parçacık grupları gibi kuantum sistemlerinin kendilerini aynı şekilde, ancak uzay yerine zamanda inşa edebileceğini öne sürdü. Bu tür sistemlere zaman kristalleri adını verdi ve onları, dışarıdan enerji girişi olmadan hareketleri sürekli olarak tekrarlayan, mümkün olan en düşük enerji durumlarıyla tanımladı. Zaman kristallerinin varlığı 2016 yılında deneysel olarak kanıtlandı.
Aalto Üniversitesi Uygulamalı Fizik Bölümü’ndeki araştırmacılar ilk kez bir zaman kristalini kendisi dışında başka bir sisteme bağladılar. İlk olarak Akademi Araştırma Görevlisi Jere Mäkinen tarafından yazılan çalışma, ekibin bir zaman kristalini, kuantum bilgisayarlar için son derece hassas sensörler veya bellek sistemleri gibi şeyler geliştirmek için kullanılabilecek optomekanik bir sisteme nasıl dönüştürdüğünü ve güçlerini önemli ölçüde artırdığını anlatıyor.
Çalışma şurada yayınlandı: Doğa İletişimi .
Mäkinen, “Kuantum aleminde sürekli hareket, dışarıdan gelen enerji girdisi (örneğin gözlem yoluyla) tarafından rahatsız edilmediği sürece mümkündür. Bu nedenle bir zaman kristali daha önce hiçbir harici sisteme bağlanmamıştı” diyor Mäkinen. “Ama biz tam da bunu yaptık ve ilk kez bu yöntemi kullanarak kristalin özelliklerini ayarlayabileceğinizi gösterdik.”
Fizikçiler, magnonları neredeyse mutlak sıfıra kadar soğutulmuş bir helyum-3 süper akışkanına pompalamak için radyo dalgalarını kullandılar. Magnonlar yarı parçacıklardır, yani parçacık grupları sanki bireysel parçacıklarmış gibi davranırlar. Ekip pompayı kapattığında, magnonlar benzeri görülmemiş bir süre boyunca hareket halinde kalan ve 10 saate kadar dayanabilen bir zaman kristali oluşturdu.8 döngüler veya araştırmacıların artık gözlemleyemeyeceği bir düzeye inmeden birkaç dakika önce.
Sönümleme işlemi sırasında zaman kristali, osilatörün frekansı ve genliği tarafından belirlenen bir şekilde kendisini yakındaki bir mekanik osilatöre bağladı.
“Zaman kristalinin frekansındaki değişikliklerin, fizikte yaygın olarak bilinen optomekanik olaylara tamamen benzer olduğunu gösterdik. Bunlar, örneğin ABD’deki Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi’nde yerçekimsel dalgaların tespitinde kullanılan olayların aynısıdır. Enerji kaybını azaltarak ve mekanik osilatörün frekansını artırarak, kurulumumuz kuantum sınırına yakın bir yere ulaşacak şekilde optimize edilebilir. bölge,” diyor Mäkinen.
Zaman kristalleri kuantum hesaplamayı ve algılama gücünü büyük ölçüde artırmak için kullanılabilir.
“Zaman kristalleri, şu anda kuantum hesaplamada kullanılan kuantum sistemlerinden çok daha uzun süre dayanır. En iyi senaryo, zaman kristallerinin kuantum bilgisayarların bellek sistemlerine güç vererek onları önemli ölçüde iyileştirebilmesidir. Ayrıca, son derece yüksek hassasiyetli ölçüm cihazlarında frekans referansları olarak kullanılan frekans tarakları olarak da kullanılabilirler” diyor Mäkinen.
