2つの結晶が初めて正常にリンクされました

物理学者は、空想科学小説のようなもののように見える量子デバイスに向けて驚くべき一歩を踏み出しました。

初めて、孤立した粒子のグループが奇妙な動作をします 物質の状態 タイムクリスタルとして知られ、それらは信じられないほど便利な1つの洗練されたシステムにリンクされています 定量的統計。

2年前の論文で詳述された2つの時間結晶間の相互作用の最初の観察の後、これは量子情報処理などの実用的な目的のために時間結晶を利用する可能性への次のステップです。

数年前の2016年に発見され、公式に確認されたばかりのタイムクリスタルは、かつては物理的に不可能であると考えられていました。 これは通常の結晶と非常によく似た物質の相ですが、追加の非常に奇妙で特別な特性があります。

通常の結晶では、ダイヤモンドや水晶の原子格子など、固定された三次元格子構造に原子が配置されています。 これらの繰り返しクランプは構成が異なる場合がありますが、それらが示す動きはすべて外部からの推力によるものです。

時間結晶では、原子の振る舞いが少し異なります。 それらは、外部のプッシュまたはプルでは簡単に説明できない時間の動きのパターンを表示します。 これらの振動（「ティック」と呼ばれる）は、通常の指定された周波数にロックされます。

理論的には、時間結晶は可能な限り低いエネルギー状態（基底状態として知られています）で拍動するため、長期間にわたって安定しており、コヒーレントです。 したがって、通常の結晶構造が空間で繰り返されると、時間結晶は空間と時間で繰り返され、永続的な基底状態の動きを示します。

「永久機関が不可能であることは誰もが知っています」 物理学者で筆頭著者のSamuliAuttiは言います イギリスのランカスター大学から。

「しかし、量子物理学では、目を閉じている限り永久運動は問題ありません。このスリットをすり抜けることで、時間結晶を作ることができます。」

チームが取り組んだ時間結晶が形成されます 準粒子 それらはマグノンと呼ばれます。 マグノンは実際の粒子ではありませんが、スピンのネットワークを伝播する波のように、スピンする電子の集団励起で構成されています。

マグノナイトは、ヘリウム3（陽子が2つあるが、中性子が1つしかないヘリウムの安定同位体）が絶対零度の1万分の1に冷却されたときに発生します。 これにより、粘性のある低圧の液体である、いわゆるスーパーパスBが生成されます。

この媒体では、時間結晶は空間的に異なるボーズ・アインシュタイン凝縮として形成され、それぞれが1兆個のマグノン準粒子で構成されています。

a ボーズ・アインシュタインコンデンサー これは、絶対零度を超えるわずかな部分まで冷却されたボソンで構成されています（ただし、絶対零度までは冷却されません。絶対零度になると、原子の移動が停止します）。

これにより、それらは低エネルギー状態に沈み、非常にゆっくりと移動し、重なり合うのに十分なほど集まって、単一の「超原子」または物質波のように機能する高密度の原子の雲をもたらします。

接触させた2つの水晶が発声を交わした。 この交換は、各タイムクリスタルの振動に影響を与え、2つの別々の状態で動作するオプションを備えた単一のシステムを作成しました。

量子物理学では、明確なアナロジーによって重ね合わされる前に、複数の状態を持つことができるものがそれらの状態の混合物に存在します。 だからファイルを持っている タイムクリスタル 2状態システムで動作します 量子ベースのテクノロジーの基盤として、豊富な新しい選択肢を提供します。

タイムクリスタルは、最初に解決する必要のある障害が多数あるため、それらをキュービットとして使用するための公正な方法です。 しかし、断片は所定の位置に落ち始めています。

今年の初めに、別の物理学者チームが、周囲から隔離する必要のない室温の時間結晶を作ることに成功したと発表しました。

時間結晶間のより複雑な相互作用、およびそれらの正確な制御は、過冷却流体を必要とせずに相互作用する時間結晶の監視と同様に、さらなる開発が必要になります。 しかし、科学者たちは楽観的です。

「そもそもタイムクリスタルがなかったとしても、2つを組み合わせると美しく機能することがわかりました。」 オーティは言います。 「そして、それが室温でもあることを私たちはすでに知っています。」

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