Финские ученые из Университета Аалто впервые смогли подключить так называемый «кристалл времени» к внешней системе, что ранее считалось практически невозможным. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications и, по словам авторов, может приблизить создание более стабильной памяти для квантовых компьютеров, а также сверхточных датчиков нового поколения.
Концепцию кристаллов времени в 2012 году предложил лауреат Нобелевской премии Фрэнк Вильчек. В отличие от обычных кристаллов, структура которых упорядочена в пространстве, такие системы демонстрируют периодические изменения во времени даже при нахождении в минимальном энергетическом состоянии. Экспериментально существование подобных объектов подтвердили в 2016 году, однако до сих пор ученым не удавалось связать их с внешними устройствами без разрушения квантового состояния.
Команда под руководством исследователя Йере Мякинена сумела преодолеть это ограничение. Для создания кристалла времени специалисты использовали радиоволны, с помощью которых вводили магноны — особые квазичастицы — в сверхтекучий гелий-3, охлажденный почти до абсолютного нуля.
После отключения радиосигнала магноны самостоятельно организовывались в структуру кристалла времени. По данным исследователей, система сохранялась до 108 циклов, что соответствует нескольким минутам существования.
Мякинен пояснил, что в квантовой сфере возможно своеобразное «вечное движение», если система не подвергается внешнему воздействию, включая наблюдение. Именно поэтому кристаллы времени ранее не удавалось подключить к другим устройствам без разрушения их состояния.
Ключевым результатом эксперимента стало взаимодействие затухающего кристалла времени с механическим осциллятором. Исследователи установили, что изменения частоты кристалла оказались аналогичны оптомеханическим эффектам, применяемым, в частности, в обсерватории LIGO при регистрации гравитационных волн.
Авторы работы считают, что полученные результаты открывают возможность управлять свойствами кристаллов времени и использовать их в прикладных технологиях. По словам ученых, такие системы способны существовать значительно дольше обычных квантовых состояний, применяемых сегодня.
В перспективе технология может стать основой для создания более устойчивой памяти квантовых компьютеров, повысить эффективность вычислений и использоваться в качестве сверхточных эталонов частоты для высокочувствительных измерительных приборов.
Читайте также: