Учёные WashU создали материю, танцующую сквозь время без источника энергии

Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (WashU) добились значительного прорыва в квантовой физике, создав новый тип временного квазикристалла — уникальной фазы материи, которая изменяет традиционные представления о движении и времени.

Ученые построили эти квазикристаллы внутри миллиметрового куска алмаза, используя методы высокоэнергетического воздействия азотных лучей, что позволило создать микроскопические вакансии в кристаллической решетке. Это достижение открывает новые возможности для квантовых вычислений и сверхточного хронометрирования, поскольку такие структуры обладают высокой стабильностью и могут использоваться для хранения квантовой информации.

Кристаллы времени: от теории к реальности

Ассистент-профессор физики Чонг Зу, один из авторов исследования, объясняет, что временные кристаллы можно сравнить с алмазами или кварцем, чья структура определяется упорядоченными атомными решетками. Однако в отличие от обычных кристаллов, временные квазикристаллы имеют регулярные повторяющиеся структуры не только в пространстве, но и во времени.

"Они ведут себя как часы, которые никогда не нужно заводить или заряжать", — говорит Зу, добавляя, что теоретически такие структуры могут колебаться бесконечно, но на практике они подвержены влиянию окружающей среды. Исследователям удалось зафиксировать сотни циклов колебаний квазикристаллов до их разрушения, что является значительным достижением.

Впервые кристаллы времени были созданы в 2016 году в Университете Мэриленда, однако теперь команда WashU совместно с учеными из MIT и Гарварда продвинулась дальше, создав именно временные квазикристаллы, представляющие собой новый класс материи.

Возможные применения

По словам ведущего автора работы, аспиранта Гуангхуи Хе, временные квазикристаллы обладают высокой степенью организации, но их атомы не следуют строгим симметричным узорам. Это делает их полезными для создания квантовых датчиков, которые могут работать без подзарядки и обеспечивать более точные измерения магнитных полей и других квантовых взаимодействий.

Еще одно потенциальное применение — сверхточные часы. В отличие от кварцевых осцилляторов, используемых в современных устройствах, временные квазикристаллы способны поддерживать стабильные колебания с минимальными энергетическими потерями. Это может привести к созданию революционных методов хронометрии, а также новых систем квантовой памяти и вычислений.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review X.