Кристаллы времени «невозможны», но они подчиняются квантовой физике

В новом эксперименте ученые создают два кристалла времени внутри сверхтекучей жидкости и приводят их в контакт.

Долгое время считалось, что кристаллы времени невозможны, потому что их вечное движение противоречит законам физики. Однако с помощью квантовой физики Ученые не только создали кристаллы времени, но теперь они также показывают, что они могут питать полезные устройства в будущем.

Ученые создали первую систему «кристаллов времени» из двух тел в эксперименте, который, кажется, искажает законы физики.

Это произошло после того, как та же команда недавно стала свидетелем первого взаимодействия новой фазы материи.

Долгое время считалось, что кристаллы времени невозможны, потому что они состоят из атомов, находящихся в бесконечном движении. Открытие опубликовано сегодня (2 июня 2022 г.) в журнале Связь с природойпоказывает, что кристаллы времени можно не только создавать, но и превращать в полезные устройства.

Кристаллы времени отличаются от стандартных кристаллов, таких как минералы или горные породы, которые состоят из атомов, расположенных в регулярно повторяющемся порядке в пространстве.

Кристаллы времени, впервые разработанные в 2012 году лауреатом Нобелевской премии Фрэнком Вильчеком и определенные в 2016 году, обладают особым свойством оставаться неподвижными, повторяя движение во времени, несмотря на отсутствие внешнего воздействия. Его атомы постоянно колеблются, вращаются или движутся то в одну, то в другую сторону.

Исследователи охладили жидкий сверхтекучий гелий-3 почти до абсолютного нуля (минус 273,15 градусов по Цельсию) внутри этого вращающегося холодильника, дважды создавая кристаллы и сохраняя их в пределах досягаемости. Изображение предоставлено: © Университет Аалто / Микко Раскинен

Сотрудник EPSRC д-р Самоли Ути, ведущий автор с физического факультета Ланкастерского университета, объяснил: «Все знают, что вечные двигатели невозможны. Однако в квантовой физике вечный двигатель допустим, пока мы закрываем глаза. эта трещина мы можем сделать кристаллы времени.

«Оказывается, что соединение их вместе прекрасно работает, даже если кристаллов времени изначально не было. И мы уже знаем, что они также присутствуют при комнатной температуре».

«Двухуровневая система» является фундаментальным строительным блоком квантового компьютера. Кристаллы времени можно использовать для создания квантовых устройств, работающих при комнатной температуре.

Международная группа исследователей из Ланкастерского университета, Лондонского Королевского Холлоуэя, Института Ландау и Университет Аалто В Хельсинки кристаллы времени наблюдали с использованием гелия-3, редкого изотопа гелия, в котором отсутствует один нейтрон. Эксперимент проводился в Университете Аалто.

Они охладили сверхтекучий гелий-3 примерно до одной десятой тысячи градусов.[{» 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