Исследователи описали процесс превращения кварцевого резонатора в оптико-механическую систему, которую можно использовать для разработки чрезвычайно точных датчиков или систем памяти для квантовых компьютеров. Временные кристаллы могут значительно повысить эффективность квантовых вычислений и сенсорных систем.
Впервые идею о временных кристаллах выдвинул Фрэнк Вильчек, лауреат Нобелевской премии по физике 2012 года. Он предположил, что квантовые системы, такие как группа частиц, могут формироваться во времени, а не в пространстве.
Вильчек назвал их «кристаллами времени», определив их как объекты с минимально возможной энергией, которые постоянно совершают одни и те же движения без внешнего источника энергии.
Это новый вид материи, который похож на вечный двигатель. Теоретически части временного кристалла могут непрерывно двигаться по повторяющемуся циклу, не потребляя никакой энергии.
В 2021 году группа учёных из Стэнфордского университета, Google Quantum AI, Института физики сложных систем им. Макса Планка и Оксфордского университета подробно описала процесс создания временного кристалла с помощью квантового вычислительного оборудования Sycamore от Google.
Позднее исследователи из Делфтского технического университета в Нидерландах создали кристалл внутри алмаза.
Благодаря особым возможностям квантового компьютера учёные смогли подтвердить существование настоящего кристалла времени.
Европейские учёные из Университета Аалто впервые подключили кристалл времени к другой системе, внешней по отношению к нему.
«Вечное движение возможно в квантовом мире до тех пор, пока оно не нарушается за счёт внешнего источника энергии, например, при наблюдении за ним. Именно поэтому кристалл времени никогда раньше не подключали к какой-либо внешней системе», — считают исследователи .
Команда использовала радиоволны для накачки магнонов в сверхтекучую жидкость гелия-3, охлаждённую почти до абсолютного нуля.
Когда они выключили насос, магноны сформировали временной кристалл, который оставался в движении беспрецедентно долго — до 108 циклов или нескольких минут, после чего его активность снизилась до уровня, который исследователи уже не могли наблюдать.
В процессе затухания кристалл подключался к ближайшему механическому осциллятору в соответствии с частотой и амплитудой осциллятора.
«Мы показали, что изменения частоты временного кристалла полностью аналогичны оптомеханическим явлениям, широко известным в физике», — считает один из авторов исследования.
— «Уменьшив потери энергии и увеличив частоту механического осциллятора, мы сможем оптимизировать нашу установку и приблизиться к границе квантового мира».
Источник: interestingengineering.com
Источник: ai-news.ru
