دو کریستال زمان برای اولین بار با موفقیت به یکدیگر متصل شدند

دو کریستال زمان برای اولین بار با موفقیت به یکدیگر متصل شدند

فیزیکدانان به تازگی گامی شگفت‌انگیز به سمت دستگاه‌های کوانتومی برداشته‌اند که شبیه چیزی خارج از داستان علمی تخیلی هستند.

برای اولین بار، گروه‌های جدا شده از ذرات رفتاری عجیب و غریب دارند حالت‌های ماده که به عنوان کریستال‌های زمان شناخته می‌شوند به یک سیستم واحد و در حال تکامل متصل شده‌اند که می‌تواند فوق‌العاده مفید باشد. در محاسبات کوانتومی.

 

پس از اولین مشاهده برهمکنش بین دو کریستال زمان، جزئیات در مقاله ای دو سال پیش، این گام بعدی به سوی استفاده بالقوه از کریستال های زمان برای اهداف عملی، مانند پردازش اطلاعات کوانتومی است.

کریستال های زمان، تنها چند سال پیش به طور رسمی کشف و تأیید شد. در سال ۲۰۱۶، زمانی تصور می شد که از نظر فیزیکی غیرممکن است. آنها فازی از ماده هستند که بسیار شبیه به بلورهای معمولی هستند، اما برای یک ویژگی اضافی، عجیب و غریب و بسیار خاص.

در بلورهای معمولی، اتم ها در یک ساختار شبکه ای ثابت و سه بعدی قرار گرفته اند. شبکه اتمی یک الماس یا کریستال کوارتز. این شبکه‌های تکراری می‌توانند در پیکربندی متفاوت باشند، اما هر حرکتی که نشان می‌دهند منحصراً از فشارهای خارجی ناشی می‌شود.

در کریستال‌های زمان، اتم‌ها کمی متفاوت رفتار می‌کنند. آنها الگوهای حرکتی را در زمان نشان می‌دهند که نمی‌توان آن‌ها را به راحتی با فشار یا فشار بیرونی توضیح داد. این نوسانات – که به آنها “تیک تاک” گفته می شود – در یک فرکانس منظم و خاص قفل می شوند.

از نظر تئوری، کریستال های زمان در کمترین حالت انرژی ممکن خود – معروف به حالت پایه – تیک می خورند و بنابراین پایدار و منسجم هستند. در مدت زمان طولانی بنابراین، جایی که ساختار کریستال های منظم در فضا تکرار می شود، در کریستال های زمان در مکان و زمان تکرار می شود، بنابراین حرکت حالت پایه دائمی را نشان می دهد.

 

“همه می دانند که ماشین های حرکت دائمی. غیرممکن است،” فیزیکدان و نویسنده اصلی سامولی اوتی از دانشگاه لنکستر در بریتانیا می گوید.

“با این حال، در فیزیک کوانتومی تا زمانی که چشمانمان را بسته نگه داریم، حرکت دائمی مشکلی ندارد. با عبور از این شکاف می توانیم کریستال های زمان بسازیم.”

کریستال های زمانی که تیم با آنها کار کرده است شامل شبه ذرات به نام مگنون. مگنون ها ذرات واقعی نیستند، بلکه شامل یک برانگیختگی جمعی از اسپین الکترون ها هستند، مانند موجی که از طریق شبکه ای از اسپین ها منتشر می شود.

مگنون ها زمانی پدیدار می شوند که هلیوم-۳ – ایزوتوپ پایدار هلیوم با دو است. پروتون اما فقط یک نوترون – تا یک ده هزارم درجه صفر مطلق سرد می شود. این امر چیزی را ایجاد می کند که یک ابر سیال فاز B نامیده می شود، یک سیال با ویسکوزیته صفر با فشار کم.

در این محیط، کریستال های زمان به صورت چگالش های بوز-انیشتین از نظر مکانی مجزا تشکیل می شوند که هر کدام از یک تریلیون شبه ذره مگنون تشکیل شده است.

یک تراکم بوز-اینشتین از بوزون‌ها تشکیل شده است که فقط تا کسری بالاتر از صفر مطلق سرد شده‌اند (اما به صفر مطلق نمی‌رسند، در این نقطه اتم ها از حرکت می ایستند).

این باعث می شود که آنها به پایین ترین حد خود فرو روند. حالت انرژی، حرکت بسیار آهسته، و نزدیک شدن به هم به اندازه کافی برای همپوشانی، ایجاد یک ابر با چگالی بالا از اتم ها که مانند یک “ابر اتم” یا موج ماده عمل می کند.

 

هنگامی که دو کریستال زمانی اجازه داشتند که یکدیگر را لمس کنند، آنها ماگنون رد و بدل کردند. این مبادله بر نوسان هر یک از کریستال‌های زمان تأثیر گذاشت و یک سیستم واحد با گزینه‌ای برای عملکرد در دو حالت مجزا ایجاد کرد.

در فیزیک کوانتوم، اجسامی که می‌توانند بیش از یک حالت داشته باشند، قبل از اینکه توسط یک اندازه‌گیری واضح مشخص شوند، در ترکیبی از آن حالت‌ها وجود دارند. بنابراین داشتن یک کریستال زمان عملکرد در یک سیستم دو حالته انتخاب‌های غنی جدیدی را به عنوان مبنایی برای فناوری‌های مبتنی بر کوانتوم فراهم می‌کند.

کریستال های زمان راهی مناسب برای استقرار به عنوان کیوبیت هستند، زیرا تعداد قابل توجهی از موانع وجود دارد که ابتدا باید حل شوند. اما قطعات شروع به قرار گرفتن در جای خود کرده‌اند.

در اوایل سال جاری، تیم دیگری از فیزیکدانان اعلام کردند که کریستال های زمان دمای اتاق را با موفقیت ایجاد کرد که نیازی به جداسازی از محیط اطراف خود ندارند.

تعامل های پیچیده تر بین کریستال‌های زمان و کنترل دقیق آن‌ها، و همچنین مشاهده کریستال‌های زمان در حال تعامل بدون نیاز به ابرسیال‌های خنک‌شده، باید بیشتر توسعه یابد. اما دانشمندان خوش بین هستند.

“معلوم شد که کنار هم قرار دادن دو تای آنها به زیبایی کار می کند، حتی اگر در وهله اول کریستال های زمان وجود نداشته باشند.” اوتی می گوید. “و ما از قبل می دانیم که آنها در دمای اتاق نیز وجود دارند.”

این تحقیق در ارتباطات طبیعت.

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.