Кристали часу «неможливі», але вони підпорядковані квантовій фізиці

У новому експерименті вчені створюють два кристали часу всередині надплинної рідини і доводять їх до контакту.

Довгий час вважалося, що кристали часу неможливі, оскільки їх вічний рух, здається, суперечить законам фізики. Однак, використовуючи квантову фізику Вчені не тільки створили кристали часу, але й зараз показують, що вони мають потенціал для живлення корисних пристроїв у майбутньому.

Вчені створили першу систему «кристал часу» з двома тілами в експерименті, який, схоже, перекручує закони фізики.

Це сталося після того, як та сама команда нещодавно стала свідком першої взаємодії нового етапу справи.

Всім відомо, що вічні двигуни неможливі. Однак у квантовій фізиці вічний рух є нормальним, доки ми закриваємо очі. Пробираючись крізь цю щілину, ми можемо зробити кристали часу». Лікар.. Самолі Уті

Довгий час вважалося, що кристали часу неможливі, тому що вони складаються з атомів, які перебувають у нескінченному русі. Відкриття опубліковано сьогодні (2 червня 2022 року) в журналі Природні комунікаціїпоказує, що не тільки можна створювати кристали часу, але й перетворювати їх на корисні пристрої.

Кристали часу відрізняються від стандартних кристалів, таких як мінерали або гірські породи, які складаються з атомів, розташованих у космосі за закономірно повторюваним узором.

Вперше розроблені в 2012 році лауреатом Нобелівської премії Френком Вільчеком і визначені в 2016 році, кристали часу мають особливість бути нерухомими, повторюючи рух у часі, незважаючи на відсутність зовнішнього впливу. Їхні атоми постійно коливаються, обертаються або рухаються спочатку в одному, а потім в іншому напрямку.

Дослідники охолодили рідкий надплинний гелій-3 майже до абсолютного нуля (мінус 273,15 градусів за Цельсієм) у цьому обертовому холодильнику, двічі створюючи кристали та залишаючи їх у межах досяжності. Авторство зображення: © Університет Аалто / Мікко Раскінен

Науковий співробітник EPSRC доктор Самолі Уті, провідний автор кафедри фізики Ланкастерського університету, пояснив: “Всі знають, що вічні двигуни неможливі. Однак у квантовій фізиці вічний рух є нормальним, поки ми закриваємо очі. з цієї тріщини ми можемо зробити кристали Часу.

«Виявилося, що поєднання їх двох разом працює чудово, навіть якщо кристали часу не були присутні в першу чергу. І ми вже знаємо, що вони також присутні при кімнатній температурі».

«Дворівнева система» є фундаментальним будівельним блоком квантового комп’ютера. Кристали часу можна використовувати для створення квантових пристроїв, які працюють при кімнатній температурі.

Міжнародна команда дослідників з Ланкастерського університету, Royal Holloway London, Інституту Ландау та Університет Аалто У Гельсінкі кристали часу спостерігали за допомогою гелію-3, рідкісного ізотопу гелію без одного нейтрона. Експеримент проводили в університеті Аалто.

Вони охолодили надтекучий гелій-3 приблизно до однієї десятої тисячної градуса[{” attribute=””>absolute zero (0.0001K or -273.15°C). The researchers created two time crystals inside the superfluid, and brought them to touch. The scientists then watched the two time crystals interacting as described by quantum physics.

Reference: “Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals” 2 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30783-w