Dua kali kristal telah berhasil dihubungkan bersama untuk pertama kalinya

Fisikawan baru saja mengambil langkah luar biasa menuju perangkat kuantum yang terlihat seperti sesuatu yang keluar dari fiksi ilmiah.

Untuk pertama kalinya, kelompok partikel yang terisolasi berperilaku aneh Keadaan materi Dikenal sebagai kristal waktu, mereka telah dihubungkan menjadi satu sistem canggih yang bisa sangat berguna Statistik Kuantitatif.

Setelah pengamatan pertama interaksi antara dua kristal waktu, yang dirinci dalam makalah dua tahun lalu, ini adalah langkah selanjutnya menuju kemungkinan memanfaatkan kristal waktu untuk tujuan praktis, seperti pemrosesan informasi kuantum.

Kristal waktu, yang baru ditemukan dan dikonfirmasi secara resmi beberapa tahun lalu pada tahun 2016, pernah dianggap tidak mungkin secara fisik. Ini adalah fase materi yang sangat mirip dengan kristal biasa, tetapi memiliki sifat tambahan, sangat aneh dan khusus.

Dalam kristal biasa, atom disusun dalam struktur kisi tiga dimensi yang tetap, seperti kisi atom berlian atau kristal kuarsa. Klem berulang ini dapat bervariasi dalam konfigurasi, tetapi setiap gerakan yang mereka tunjukkan berasal secara eksklusif dari dorongan eksternal.

Dalam kristal waktu, atom berperilaku sedikit berbeda. Mereka menampilkan pola gerakan dalam waktu yang tidak dapat dengan mudah dijelaskan oleh dorongan atau impuls eksternal. Osilasi ini – disebut sebagai “centang” – dikunci ke frekuensi yang teratur dan ditentukan.

Secara teoritis, kristal waktu berdenyut dalam keadaan energi serendah mungkin – dikenal sebagai keadaan dasar – dan dengan demikian stabil dan koheren selama periode waktu yang lama. Oleh karena itu, ketika struktur kristal reguler berulang dalam ruang, kristal waktu berulang dalam ruang dan waktu, menunjukkan gerakan keadaan dasar yang permanen.

“Semua orang tahu bahwa mesin gerak abadi tidak mungkin,” Kata fisikawan dan penulis utama Samuli Autti dari Universitas Lancaster di Inggris.

“Namun, dalam fisika kuantum, gerakan terus-menerus baik-baik saja selama kita menutup mata. Dengan menyelinap melalui celah ini kita bisa membuat kristal waktu.”

Kristal waktu yang tim kerjakan terbentuk kuasipartikel Mereka disebut Magnon. Magnon bukanlah partikel nyata, tetapi terdiri dari eksitasi kolektif dari elektron yang berputar, seperti gelombang yang merambat melalui jaringan putaran.

Magnonit muncul ketika helium-3 – isotop stabil helium dengan dua proton tetapi hanya satu neutron – didinginkan hingga sepersepuluh ribu derajat nol mutlak. Ini menghasilkan apa yang disebut superpass B, yang merupakan cairan kental bertekanan rendah.

Dalam medium ini, kristal waktu terbentuk sebagai kondensat Bose-Einstein yang berbeda secara spasial, masing-masing terdiri dari satu triliun kuasipartikel magnon.

sebuah Kondensor Bose-Einstein Ini terdiri dari boson didinginkan ke sebagian kecil di atas nol mutlak (tetapi tidak sampai nol mutlak, di mana atom berhenti bergerak).

Hal ini menyebabkan mereka tenggelam ke dalam keadaan energi rendah, bergerak sangat lambat, dan berkumpul cukup untuk tumpang tindih, menghasilkan awan atom kepadatan tinggi yang bertindak seperti “atom super” tunggal atau gelombang materi.

Ketika dua kristal yang telah diizinkan untuk saling bersentuhan, mereka bertukar vokalisasi. Pertukaran ini mempengaruhi osilasi setiap kristal waktu, menciptakan sistem tunggal dengan opsi untuk beroperasi di dua keadaan terpisah.

Dalam fisika kuantum, hal-hal yang dapat memiliki lebih dari satu keadaan ada dalam campuran keadaan tersebut sebelum ditumpangkan oleh analogi yang jelas. Jadi punya file kristal waktu Ini beroperasi dalam sistem dua negara Ini memberikan pilihan baru yang kaya sebagai dasar untuk teknologi berbasis kuantum.

Kristal waktu adalah cara yang adil untuk menggunakannya sebagai qubit, karena ada banyak rintangan yang harus dipecahkan terlebih dahulu. Tapi potongan-potongan mulai jatuh ke tempatnya.

Awal tahun ini, tim fisikawan yang berbeda mengumumkan bahwa mereka telah berhasil membuat kristal waktu suhu kamar yang tidak perlu diisolasi dari lingkungan mereka.

Interaksi yang lebih kompleks antara kristal waktu, dan kontrol presisinya, akan membutuhkan pengembangan lebih lanjut, seperti halnya pemantauan kristal waktu yang berinteraksi tanpa memerlukan cairan superdingin. Tetapi para ilmuwan optimis.

“Ternyata menyatukan keduanya bekerja dengan indah, bahkan jika kristal waktu tidak ada di tempat pertama,” kata Autti. “Dan kita sudah tahu itu juga ada pada suhu kamar.”

Pencarian dipublikasikan di Komunikasi Alam.