Fizičari kreirali vremenske kristale?

Važnost ovog otkrića nije u izvoru energije, već sposobnost kvantnih sustava da pamte informacije, što bi moglo otvoriti vrata problemu čuvanje memorije u kvantnim računalima.

Inje je svojevrsni ledeni kristal načinjen od vode.
Članak
0Komentari
Broj otvaranja2278

Vremenski ili prostorno-vremenski kristali apstraktan su pojam prvi puta osmišljen od strane nobelovca Franka Wilczeka 2012. Sukladno njegovoj ideji, moguće je da na kvantnoj razini postoje kristali koji svoju strukturu ne ponavljaju samo u prostoru, kao uobičajeni kristali, već i u vremenu, ako ih ohladimo na najnižu energiju, tj. do energije nultog stanja (ground state). Do sada je rad bio teorijske prirode, obzirom da se nije mogao pronaći odgovarajući kvantni sustav, koji bi bio stabilan u prostoru. Naime, u kvantnom svijetu čestice imaju tendenciju pojavljivati se i nestajati, sukladno intervalima vjerojatnosti nalaženja u prostoru. Zbog toga nisu ovisne o vremenskoj varijabli, odnosno ne evoluiraju u vremenu.

Tim znanstvenika sa Sveučilišta Maryland uspio je kreirati prostorno stabilan kvantni sustav povezujući u lanac iona iterbija (atomski broj 70, lantanoid iz skupina rijetkih zemlji) čiji su spinovi međusobno ovisni. Kako bi bili stabilni u prostoru, proučavani ioni su trebali biti stavljeni u stanje kvantne neravnoteže, odnosno da je vjerojatnost pronalaženja čestice u određenom volumenu prostora različita od kvadrata njezine valne funkcije. U tako posloženom sustavu bilo je moguće provjeriti Wilczekovu ideju da će se struktura koju ioni zauzmu ponavljati kroz vrijeme.


Jednodimenzionalni lanac iterbijskih iona pretvoren je u vremenski kristal. Promjena spina kod jednog iona
uzrokovalo je da i njemu najbliži ion promjeni svoj spin i tako do kraja lanca. © Ljubaznošću: Chris Monroe.
Posloženi lanac iterbija natjeran u stanje kvantne neravnoteže ohlađen je do energije nultog stanja (ground state). U tako ohlađenom sustavu fizičari su pomoću lasera izazvali promjenu spina jednog iona, što je za posljedicu imalo da njemu najbliži ion promjeni svoj spin i tako do kraja lanca. Jednom kada je laser uklonjen, oscilacija iona se nastavila, no ono što je posebno iznenadilo znanstvenike, oscilacija se događala u periodu dvostruko bržem od početno zadanog. To je značilo da je došlo do loma vremenske simetrije i da je napravljen vremenski kristal.

S obzirom na to da se cijeli sustav nalazi u nultom stanju, ne emitira energiju te je inducirano gibanje neprekidno. Međutim u ovom slučaju ne govorimo u Perpetuum mobile jer po definiciji sustav u stanju nulte energije ne posjeduje energiju gibanja. Isto tako energiju koja uzrokuje konstantnu oscilaciju vremenskog kristala nije moguće ekstraktirati, jer bi se time prekršio zakon o očuvanju energije.

Važnost ovog otkrića nije u izvoru energije, već sposobnost kvantnih sustava da pamte informacije, što bi moglo otvoriti vrata problemu čuvanje memorije u kvantnim računalima. Rad kojim je dokazano postojanje vremenskih kristala u realnom sustavu, trenutno se nalazi na provjeri. To znači da će mnogi znanstvenici pokušati pronaći postoji li greška u radu te može li se uspjeh tima iz Marylanda provjeriti i ponoviti. Tako će se saznati imamo li znanstveno vrijednu informaciju ili je riječ o pogrešci.


O Zvjezdoznancima

Zvjezdoznanci su radio emisija o astronomiji i srodnim znanostima koje se emitira svakog ponedjeljka u 19 h na Radio Studentu (100.5MHz). Emisiju uređuju Marko Šimac i Vedran Vrhovac, a vode ju zajedno s Markom Ragužom.

Urednici su članovi astronomskog društva Beskraj iz Zagreba, dugogodišnji zaljubljenici u astronomiju i znanost općenito. Za sve komentare, prijedloge ili pitanja možete im se obratiti na e-mail adresu zvjezdoznanci(a)gmail.com ili putem Facebook profila Zvjezdoznanci.

Svaka vaša ideja, sugestija ili kritika nam mogu samo pomoći kako bi naše djelovanje bilo još kvalitetnije.

Posjetite YouTube kanal Zvjezdoznanaca!


Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!