Første gang nogensinde observation af tidskrystaller, der interagerer

For første gang nogensinde, forskere har været vidne til interaktionen mellem en ny fase af materie kendt som "tidskrystaller".

Opdagelsen, udgivet i Naturmaterialer , kan føre til applikationer i kvanteinformationsbehandling, fordi tidskrystaller automatisk forbliver intakte - sammenhængende - under forskellige forhold. Beskyttelse af sammenhæng er den største vanskelighed ved at hindre udviklingen af ​​kraftfulde kvantecomputere.

Dr. Samuli Autti, hovedforfatter fra Lancaster University, sagde:"At kontrollere interaktionen mellem to tidskrystaller er en stor bedrift. Før dette, ingen havde observeret to tidskrystaller i det samme system, endsige set dem interagere.

"Kontrollerede interaktioner er nummer ét på ønskelisten for alle, der ønsker at udnytte en tidskrystal til praktiske anvendelser, såsom behandling af kvanteoplysninger. "

Tidskrystaller er forskellige fra en standardkrystal - som metaller eller sten - som består af atomer arrangeret i et regelmæssigt gentaget mønster i rummet.

Teoretiserede første gang i 2012 af nobelpristager Frank Wilczek og identificerede i 2016, tidskrystaller udviser den bizarre egenskab at være i konstant, gentagelse af bevægelse i tide trods ingen ekstern input. Deres atomer svinger konstant, snurrer, eller bevæger sig først i en retning, og derefter den anden.

Et internationalt team af forskere fra Lancaster, Yale, Royal Holloway London, og Aalto University i Helsinki observerede tidskrystaller ved hjælp af Helium-3, som er en sjælden isotop af helium med en manglende neutron. Forsøget blev udført på Aalto University.

De afkølede superfluid helium -3 til inden for en ti tusindedel af en grad fra absolut nul (0,0001K eller -273,15 ° C). Forskerne skabte derefter to tidskrystaller inde i supervæsken, og tillod dem at røre ved.

Forskerne observerede de to tidskrystaller, der interagerede og udvekslede bestanddeler, der flyder fra den ene krystal til den anden, og tilbage - et fænomen kendt som Josephson -effekten.

Tidskrystaller har et stort potentiale for praktiske anvendelser. De kunne bruges til at forbedre den nuværende atomurteknologi - komplekse ure, der holder den mest nøjagtige tid, vi muligvis kan opnå. De kunne også forbedre teknologi såsom gyroskoper, og systemer, der er afhængige af atomure, såsom GPS.