Tidskrystaller kan hemmeligholde sammenhængen i kvanteberegning

En undersøgelse fra Aalto Universitetet har givet nye beviser for, at tidskrystaller kan eksistere fysisk - en påstand, der i øjeblikket er under debat.

En tidskrystal er en struktur, der ikke gentager sig i rummet, som normale tredimensionelle krystaller såsom snefnug eller diamanter, men i tide. I praksis betyder det, at krystaller konstant undergår en spontan forandring, bryde symmetrien i tiden ved at opnå en selvopretholdende svingning.

Værdien er i tidskrystallens sammenhæng, en egenskab, der tillader tidsmæssig og rumlig sammenhæng, svarende til lang levetid ellers ikke muligt.

"Naturen har givet os et system, der ønsker at være sammenhængende over tid, " siger seniorforsker Vladimir Eltsov, leder af ROTA-forskningsgruppen ved Aalto Universitet.

"Systemet begynder spontant at udvikle sig sammenhængende i tiden, over længere tid, selv uendelig lang, " han siger.

Med mere forståelse, den sammenhængende natur af en tidskrystal kan bane vejen for eventuelle anvendelser i den virkelige verden. Forskere er på jagt efter systemer, der bevarer sammenhængen på lang sigt for at lave, for eksempel, kvanteinformationsbehandlingsenheder, men de kæmper med kilder, der er modstandsdygtige over for forfald.

Indtil for nylig, der har været få eksperimentelle beviser for fænomenet. Fysikere over hele verden har været i kapløb for at afgøre, om – og hvordan – disse unikke strukturer kan observeres.

"Der har været en masse teoretiske artikler, men meget få praktiske erkendelser. Så vores er en af ​​de få, og den første til at demonstrere kvasi-krystaller, " siger Eltsov forklarer.

Ved at forstå det grundlæggende i tidskrystaller – som i, hvornår og hvordan de bliver til – forskere kan en dag blive i stand til at udnytte disse principper til at udvikle sammenhæng i andre enheder, uanset miljøfaktorer.

Fundet, opnået ved at studere Bose-Einstein-kondensationen af ​​magnoner i superfluid Helium-3, har også betydning for andre grene af fysikken.

"Helium-3 er relateret til praktisk talt alle grene af fysikken:tyngdekraften, topologi, partikelfysik, kosmologi, " siger professor emeritus Grigori Volovik ved Aalto Universitet, en global pioner inden for studiet af forbindelser mellem kosmologi, højenergifysik og kondenseret stof.

I fremtiden kan det endda være muligt at se på selve tiden, herunder muligheden for at konstruere grænsen mellem tiden frem og tilbage, som teorien antyder.

"Det er et helt univers af studier, " siger Volovik.

Forskerne observerede tidens kvasikrystal og dens overgang til en superflydende tidskrystal ved lavtemperaturlaboratoriet ved Aalto-universitetet i Finland, som har en lang historie med forskning i superfluiditet.

Resultaterne af undersøgelsen, finansieret af Det Europæiske Forskningsråd, blev udgivet i Fysisk gennemgangsbreve den 25. maj, 2018.