Vědci vytvořili časový krystal pomocí kvantových počítačů
Tým vědců, včetně výzkumníků ze Stanfordu a Googlu, vytvořili a pozorovali novou fázi hmoty, lidově nazývanou časový krystal, píše server JPost.
Na celém světě probíhá obrovské úsilí o sestrojení počítače, který by dokázal využít sílu kvantové fyziky k provádění dosud nevídaně složitých výpočtů. Přestože vytvoření takového kvantového počítače stále stojí v cestě obrovské technologické překážky, dnešní první prototypy jsou stále schopny pozoruhodných výkonů.
Například vytvoření nové fáze hmoty zvané „časový krystal“. Stejně jako se struktura krystalu opakuje v prostoru, časový krystal se opakuje v čase, a co je důležité, dělá to nekonečně dlouho a bez jakéhokoli dalšího přívodu energie, jako hodiny, které běží věčně bez baterií. Snaha o realizaci této fáze hmoty byla dlouholetou výzvou v teorii i experimentu se nyní konečně podařilo dosáhnout svého cíle.
Foto: Univerzita Stanford
Časový krystal, který poprvé navrhl fyzik Frank Wilczek v roce 2012, je fáze hmoty, která se opakuje v čase, podobně jako se opakuje struktura běžného krystalu v prostoru. To znamená, že částice v krystalu neustále přepínají mezi dvěma stavy, aniž by bylo nutné dodat více energie a aniž by energii ztratily. Tyto krystaly jsou prvními objekty, které porušují tzv. časovou symetrii, což je fyzikální pravidlo, které říká, že stabilní objekt zůstává v čase neměnný. Časové krystaly se tomuto pravidlu vyhýbají, jsou stabilní a zároveň se neustále mění.
Tak například led, pokud je stabilní, zůstane ledem a změní se pouze tehdy, když ho teplota nebo jiný faktor učiní nestabilním. Časový krystal by se měnil i v základním stavu a choval by se jinak než všechny ostatní fáze hmoty.
Vědci však stále potřebovali přijít na to, jak tuto fázi hmoty vytvořit. Obrátili se na jev zvaný lokalizace mnoha těles.
Kvantové příležitosti
Výzkumníci mohli potvrdit své tvrzení o skutečném časovém krystalu díky speciálním schopnostem kvantového počítače. Přestože konečná velikost a koherenční doba (nedokonalého) kvantového zařízení znamenala, že jejich experiment byl omezen rozsahem a dobou trvání, takže oscilace časového krystalu bylo možné pozorovat pouze po dobu několika set cyklů, nikoliv po neomezenou dobu, vědci vypracovali různé protokoly pro posouzení stability svého výtvoru. Ty zahrnovaly simulaci dopředu a dozadu v čase a škálování její velikosti.
Klíčovým znakem ideálního časového krystalu je, že vykazuje neurčité oscilace ze všech stavů. Ověření této odolnosti vůči volbě stavů bylo klíčovou experimentální výzvou a výzkumníci vymysleli protokol, který umožnil prozkoumat více než milion stavů jejich časového krystalu během jediného spuštění stroje, což vyžadovalo pouhé milisekundy času. Je to jako prohlížet si fyzický krystal z mnoha úhlů a ověřovat jeho opakující se strukturu.
Zdroj: jpost.com