Учёные из Университета Аалто (Финляндия) совершили прорыв в области квантовой физики, впервые подключив так называемый кристалл времени к другой физической системе. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Communications, может стать ключом к созданию сверхточных квантовых устройств будущего — от вычислительных систем до уникальных сенсоров нового поколения.
Идея кристаллов времени принадлежит Нобелевскому лауреату по физике Фрэнку Вильчеку, который ещё в 2012 году задался вопросом: может ли существовать структура, обладающая свойствами кристалла не в пространстве, а во времени. Такие объекты, по его предположению, никогда не останавливаются — даже находясь в состоянии минимальной энергии, они продолжают колебаться, не требуя дополнительного источника питания.
Спустя несколько лет, в 2016 году, учёные доказали реальность существования этих необычных систем, а теперь исследователи из Финляндии смогли сделать следующий шаг — наладить взаимодействие кристалла времени с внешней физической средой. Руководитель работы, физик Йере Мякинен с кафедры прикладной физики Университета Аалто, назвал это событие «переходом от теории к практическому применению».
Для эксперимента учёные использовали гелий-3 — редкую форму гелия, охлаждённую почти до абсолютного нуля. В сверхтекучую жидкость они ввели магноны — крошечные квантовые колебания, которые ведут себя как элементарные частицы. Когда подача радиоволн прекратилась, магноны спонтанно организовались во временной кристалл, способный самостоятельно колебаться в течение нескольких минут. Он совершил около 108 циклов, прежде чем медленно затухнуть.
Однако самым удивительным стало то, что, ослабевая, кристалл «синхронизировался» с механическим осциллятором — миниатюрным вибрирующим устройством, находившимся рядом. Учёные зафиксировали, что оба объекта начали взаимодействовать, влияя друг на друга, подобно тому, как световые волны взаимодействуют с зеркалами в лазерных интерферометрах, используемых в обсерваториях гравитационных волн.
Это наблюдение стало важным достижением, ведь ранее кристаллы времени могли существовать только в условиях полной изоляции — любое внешнее воздействие разрушало их стабильность.
«Мы впервые показали, что кристалл времени можно не только подключить к другой системе, но и управлять его свойствами», — отметил Йере Мякинен.
Источник: knowridge.com