Nový průlom by mohl přinést krystaly času z laboratoře do skutečného světa

Právě jsme udělali další krok blíže k časovým krystalům, které mohou mít praktické aplikace.

Vytvořte nové experimentální dílo při pokojové teplotě krystal času V systému, který není izolovaný od svého okolí.

Výzkumníci říkají, že to připravuje cestu pro časové krystaly v měřítku čipu, které lze použít v podmínkách reálného světa, daleko od drahého laboratorního vybavení potřebného k jejich udržení v chodu.

„Když se energie ve vašem experimentálním systému vyměňuje s jeho okolím, rozptyl a hluk pracují v tandemu na zničení chronologického pořadí,“ Inženýr Hussein Taheri říká z University of California, Riverside.

„V naší optické platformě systém vytváří rovnováhu mezi ziskem a ztrátou pro vytváření a udržování časových krystalů.“

Časové krystaly, někdy označované jako časoprostorové krystaly, jejichž existence byla potvrzena teprve před několika lety, jsou stejně fascinující, jak název napovídá. Je to fáze hmoty podobně jako běžné krystaly, s velmi důležitou doplňkovou vlastností.

V běžných krystalech jsou jednotlivé atomy uspořádány do a 3D pevná příhradová struktura Dobrým příkladem je atomová mřížka diamantu nebo křemenného krystalu. Tyto opakující se synapse se mohou lišit v konfiguraci, ale v rámci konkrétní formace se příliš nepohybují; Opakují se pouze prostorově.

V časových krystalech se atomy chovají trochu jinak. Kmitá, otáčí se nejprve jedním směrem, pak druhým. Tyto oscilace – označované jako „tik“ – jsou zablokovány na pravidelnou a specifikovanou frekvenci. Kde se pravidelná krystalová struktura opakuje v prostoru, opakuje se v krystalech času v prostoru a čase.

Ke studiu časových krystalů vědci často používají Bose-Einsteinovy ​​kondenzáty kvazičástice magnon. Musí být udržovány při velmi nízkých teplotách, velmi blízkých absolutní nule. To vyžaduje vysoce specializované a pokročilé laboratorní vybavení.

Ve svém novém výzkumu Taheri a jeho tým vytvořili časový krystal bez podchlazení. Jejich časové krystaly byly optické kvantové systémy vytvořené při pokojové teplotě. Nejprve vzali malý mikrosonor, disk vyrobený ze skla fluoridu hořečnatého o průměru pouhého jednoho milimetru. Potom tuto optickou morfu bombardovali laserovými paprsky.

Samozáchovné subharmonické výstupky (solitony) generované frekvencemi generovanými dvěma laserovými paprsky naznačovaly vznik časových krystalů. Systém vytváří rotační mřížkovou past pro optické cívky, které pak zobrazují rotaci.

Použijte tým k udržení integrity systému při pokojové teplotě samovstřikovací zámek, technologie, která zajišťuje, že výstup laseru udržuje specifickou optickou frekvenci. To znamená, že systém může být transportován z laboratoře a použit v terénních aplikacích, říkají vědci.

Kromě možného budoucího zkoumání vlastností časových krystalů, jako jsou fázové přechody a interakce časových krystalů, může být systém použit k provádění nových měření samotného času. Časové krystaly se jednoho dne mohou spojit Kvantové počítače.

„Doufáme, že tento fotonický systém lze použít v kompaktních a lehkých RF zdrojích s vynikající stabilitou a také v přesném měření času.“ říká Taheri.

Výzkum týmu byl zveřejněn v Příroda komunikace.