Dwa kryształy zostały z powodzeniem połączone ze sobą po raz pierwszy

Fizycy właśnie zrobili niesamowity krok w kierunku urządzeń kwantowych, które wyglądają jak coś z science fiction.

Po raz pierwszy wyizolowane grupy cząstek zachowują się dziwnie Stany materii Znane jako kryształy czasu, zostały połączone w jeden wyrafinowany system, który może być niezwykle przydatny Statystyki ilościowe.

Po pierwszej obserwacji interakcji między dwoma kryształami czasu, szczegółowo opisanej w artykule dwa lata temu, jest to kolejny krok w kierunku możliwości wykorzystania kryształów czasu do celów praktycznych, takich jak kwantowe przetwarzanie informacji.

Kryształy czasu, które zostały odkryte i oficjalnie potwierdzone dopiero kilka lat temu w 2016 roku, kiedyś uważano za fizycznie niemożliwe. Jest to faza materii bardzo podobna do zwykłych kryształów, ale ma dodatkową, bardzo dziwną i szczególną właściwość.

W zwykłych kryształach atomy są ułożone w nieruchomą trójwymiarową strukturę sieciową, taką jak sieć atomowa diamentu lub kryształu kwarcu. Te powtarzające się zaciski mogą różnić się konfiguracją, ale każdy ruch, który pokazują, pochodzi wyłącznie z pchnięć zewnętrznych.

W czasie kryształy, atomy zachowują się nieco inaczej. Wykazują wzorce ruchu w czasie, których nie można łatwo wytłumaczyć zewnętrznym impulsem lub impulsem. Te oscylacje – określane jako „tick” – są zablokowane na regularnej i określonej częstotliwości.

Teoretycznie kryształy czasu biją w najniższym możliwym stanie energetycznym – znanym jako stan podstawowy – i dzięki temu są stabilne i spójne przez długi czas. Dlatego też, gdy regularna struktura kryształu powtarza się w przestrzeni, kryształy czasu powtarzają się w przestrzeni i czasie, wykazując stały ruch stanu podstawowego.

„Wszyscy wiedzą, że perpetuum mobile są niemożliwe” Mówi fizyk i główny autor Samuli Autti z Uniwersytetu Lancaster w Wielkiej Brytanii.

„Jednak w fizyce kwantowej nieustanny ruch jest w porządku, o ile zamykamy oczy. Prześlizgując się przez tę szczelinę, możemy tworzyć kryształy czasu”.

Powstają kryształy czasu, nad którymi pracował zespół quasicząstki Nazywają się Magnonami. Magnony nie są rzeczywistymi cząstkami, ale składają się ze zbiorowego wzbudzenia wirującego elektronu, jak fala rozchodząca się w sieci spinów.

Magnonity pojawiają się, gdy hel-3 – stabilny izotop helu z dwoma protonami, ale tylko jednym neutronem – zostaje schłodzony do jednej dziesięciotysięcznej stopnia zera absolutnego. Powoduje to tzw. superpass B, który jest lepką cieczą o niskim ciśnieniu.

W tym ośrodku kryształy czasu utworzyły się jako przestrzennie odrębne kondensaty Bosego-Einsteina, z których każdy składał się z biliona kwazicząstek magnonowych.

a Skraplacz Bosego-Einsteina Składa się z bozonów schłodzonych do ułamka powyżej zera bezwzględnego (ale nie do zera bezwzględnego, w którym to momencie atomy przestają się poruszać).

Powoduje to, że zapadają się w stan niskoenergetyczny, poruszają się bardzo powoli i łączą się na tyle, aby nakładać się na siebie, w wyniku czego powstaje chmura atomów o dużej gęstości, która działa jak pojedynczy „superatom” lub fala materii.

Kiedy dwa kryształy, którym pozwolono się zetknęły, wymieniły się magnesami. Ta wymiana wpłynęła na drgania każdego kryształu czasu, tworząc pojedynczy system z możliwością pracy w dwóch oddzielnych stanach.

W fizyce kwantowej rzeczy, które mogą mieć więcej niż jeden stan, istnieją w mieszaninie tych stanów, zanim zostaną nałożone na siebie przez wyraźną analogię. Więc mając plik kryształ czasu Działa w systemie dwupaństwowym Zapewnia bogate nowe możliwości wyboru jako podstawę technologii kwantowych.

Kryształy czasu to dobry sposób na wykorzystanie ich jako kubitów, ponieważ najpierw trzeba rozwiązać wiele przeszkód. Ale kawałki zaczęły wypadać.

Na początku tego roku inny zespół fizyków ogłosił, że udało mu się wytworzyć kryształy czasu w temperaturze pokojowej, których nie trzeba było izolować od otoczenia.

Bardziej złożone interakcje między kryształami czasu i ich precyzyjna kontrola będą wymagały dalszego rozwoju, podobnie jak monitorowanie oddziałujących kryształów czasu bez potrzeby stosowania przechłodzonych płynów. Ale naukowcy są optymistami.

„Okazuje się, że połączenie ich razem działa pięknie, nawet jeśli nie było tam kryształów czasu” mówi Autti. „I już wiemy, że jest tam również w temperaturze pokojowej”.

Wyszukiwanie zostało opublikowane w Komunikacja przyrodnicza.