Yeni bir fizik dönüm noktası, bilim adamları şunu bildiriyor: zaman kristali ve harici bir sistem ilk kez başarıyla bağlandı.
Aalto Üniversitesi Uygulamalı Fizik Bölümü’ndeki araştırmacılar tarafından gerçekleştirilen başarı, bir zaman kristalinin (parçacıkların temel durumunda sürekli, tekrarlayan hareket halinde olduğu alışılmadık bir kuantum sistemi) optomekanik bir sisteme dönüştürülmesinin ilk gösterimini işaret ediyor.
Yeniler de dahil olmak üzere bir dizi potansiyel teknolojik uygulama yüksek hassasiyetli sensörler, kuantum depolama sistemlerive diğer yenilikçi yetenekler, Jere Mäkinen liderliğindeki ve 2017’de çıkan yeni bir makalede ayrıntıları verilen araştırmadan kaynaklanabilir. Doğa İletişimi.
Zaman Kristalleri İçin Yeni Bir İlk
Kavramsal olarak fiziksele benzer kristal formlar Doğada meydana gelen zaman kristalleri, ilk olarak 2012 yılında Nobel ödüllü fizikçi Frank Wilczek tarafından önerildi ve benzer sistemlerin uzayda olduğu gibi zamanda da var olabileceğini savundu.
Wilczek’in teorisi, zaman kristallerinin resmi deneysel keşfinden yalnızca dört yıl önceydi; bu, hareketi süresiz olarak tekrarlanan maddenin alışılmadık bir tezahürü olarak düşünülebilir.
Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, Aalto Üniversitesi Akademi Araştırma Görevlisi Mäkinen ve meslektaşları, zaman kristalinin özelliklerinin değiştirilebileceğini gösterdi; bu daha önce hiç başarılmamış bir başarıydı.
Mäkinen yakın zamanda şöyle söyledi: “Dışarıdan gelen enerji girdisi (gözlemlemek gibi) tarafından rahatsız edilmediği sürece kuantum aleminde sürekli hareket mümkündür.” “Bu yüzden bir zaman kristali daha önce hiçbir harici sisteme bağlanmamıştı.”
Yani şimdiye kadar.
Mäkinen şunları ekledi: “Biz de tam bunu yaptık ve ayrıca ilk kez bu yöntemi kullanarak kristalin özelliklerini ayarlayabileceğinizi gösterdik.”
Mutlak Sıfıra Yaklaşıyoruz
Mäkinen ve ekibi, radyo dalgalarını kullanarak ilerleme sağlayan bir sistem geliştirdi. büyücüler-çeşitli yarı parçacıklar- Helyum-3 olarak bilinen hafif, çok kararlı bir helyum izotopundan yapılmış ve belirli sıcaklıklara kadar soğutulmuş bir süper akışkana dönüştürüldü mutlak sıfıra yaklaşıyor.
Ekip, dikkat çekici bir şekilde, radyo dalgası magnon “enjektörü” devre dışı bırakıldıktan sonra, magnonların bir zaman kristali halinde kendi kendine organize olduklarını, bunun birkaç dakika boyunca hareket halinde kaldığını (bu tür sistemler için alışılmadık derecede uzun bir süre) ve sonunda ekibin artık ölçülemez olduğunu söylediği bir seviyeye kadar zayıfladığını buldu.
Ekip, zayıflama aşaması sırasında zaman kristalinin mekanik bir osilatörle etkileşime girdiğini de gözlemledi; burada cihazın genliği ve frekansındaki değişiklikler, zaman kristalinin onunla etkileşimini etkiliyor gibi görünüyordu.
Opto-Mekaniğin Garip Dünyasına Doğru
Mäkinen ve ekibi için bu tür koşullar altında zaman kristalinde gözlemledikleri davranış önemliydi; bunun nedeni kısmen optomekanik alanındaki olgularla uyumlu olmasıydı.
Mäkinen, “Zaman kristalinin frekansındaki değişikliklerin, fizikte yaygın olarak bilinen optomekanik olaylara tamamen benzer olduğunu gösterdik” dedi. Mäkinen, bu tür fenomenlerin, örneğin bilim adamlarının yerçekimi dalgalarının tespiti için güvendikleri fenomenlerle aynı olduğunu söylüyor.
Mäkinen, “Enerji kaybını azaltarak ve mekanik osilatörün frekansını artırarak, kurulumumuz kuantum dünyasının sınırına yakın bir yere ulaşacak şekilde optimize edilebilir” diye ekledi.
Temel olarak Mäkinen, zaman kristalinin optomekanik olaylarla ilişkili davranışının, daha önce imkansız olduğu düşünülen zaman kristali davranışının kontrolüne yönelik umut verici bir yol sunduğunu söylüyor. Maddenin bu garip halleri için bu tür pratik kontrol sistemleri, aşağıdakileri içeren uygulamalara yol açabilir: kuantum teknolojileri ve bir dizi başka kullanım.
Mäkinen, “Zaman kristalleri, şu anda kuantum hesaplamada kullanılan kuantum sistemlerinden çok daha uzun süre dayanır” dedi ve kendisi ve meslektaşlarının araştırmalarının, bellek sistemlerini güçlendirerek kuantum bilgisayarları geliştirmek için kullanılabilecek yollara yol açabileceğini umduklarını ekledi.
Mäkinen, “Aynı zamanda son derece yüksek hassasiyetli ölçüm cihazlarında frekans referansı olarak kullanılan frekans tarakları olarak da kullanılabilirler” diye ekledi.
Ekibin araştırması ayrıntılıydı yeni bir makalede“Boşluk-optomekanik benzeri bir platform olarak mekanik bir moda bağlı sürekli zaman kristali”, ortaya çıktı Doğa İletişimi.
Micah Hanks, The Debrief’in Genel Yayın Yönetmeni ve Kurucu Ortağıdır. Uzay ve astronomi odaklı bilim, savunma ve teknoloji üzerine uzun süredir muhabirlik yapan kendisine şu adresten ulaşılabilir: [email protected]. Onu X’te takip et @MicahHanksve micahhanks.com.
