Физики искривили время внутри алмаза и создали новое состояние материи

Ученые совершили значительный прорыв в области квантовой физики, создав новое состояние материи — квазикристаллы времени.

Это достижение ставит под вопрос традиционные представления о движении и времени, открывая новые возможности в квантовых вычислениях, точном измерении времени и хранении квантовой информации.

Темпоральные кристаллы или кристаллы времени были впервые созданы американскими физиками девять лет назад, и с тех пор ученые продолжают изучение этого необычного состояния материи. Обычные кристаллы представляют собой структуры с повторяющимся расположением атомов в пространстве, что делает их высокоорганизованными и предсказуемыми. Однако физики рассматривают пространство и время на одном уровне, что позволяет говорить не только о кристаллах в пространстве, но и о кристаллах во времени. Их основное свойство заключается в периодическом изменении структуры во времени, что делает их похожими на часы, которым не нужны батарейки и которые теоретически могут существовать вечно.

Новое открытие ученых позволило создать квазикристаллы времени, которые обладают еще более сложной структурой. В отличие от обычных темпоральных кристаллов, их атомы вибрируют на разных частотах в разных измерениях, что делает их уникальными. Для создания этого нового состояния материи физики направили лазер на кусок алмаза, что привело к образованию микроскопических пустот, оставшихся после выбивания атомов углерода. Когда электроны начали перемещаться в эти пустоты, они вступили во взаимодействие с соседними частицами на квантовом уровне.

Каждый квазикристалл времени состоит из более чем миллиона таких пустот и имеет размеры около одного микрометра в ширину. Этот процесс позволил создать высокоорганизованную атомную структуру, которая, однако, не следует одинаковым закономерностям в каждом измерении, что отличает их от обычных темпоральных кристаллов.

Помимо фундаментальной значимости для квантовой физики, квазикристаллы времени имеют большой потенциал для практического применения. Они могут использоваться в качестве квантовых датчиков, которые обладают высокой чувствительностью к таким квантовым силам, как магнетизм, и при этом не требуют подзарядки. Это открывает возможности для создания новых типов устройств для точного измерения времени. Кроме того, ученые считают, что квазикристаллы времени можно использовать для хранения квантовой памяти на длительные периоды, что делает их перспективной технологией для квантовых компьютеров. Фактически, они могут выполнять роль квантового аналога оперативной памяти в традиционных компьютерах.

Исследование, в котором было представлено это открытие, опубликовано в журнале Physical Review X и может стать основой для дальнейших разработок в области квантовой физики и вычислительных технологий.

Источник: SciTechDaily