Спецтемы

Физики Гарвардского университета создали «кристалл времени»

Кристаллы соли
Автор: Сергей Кузнецов

Гарвардские физики создали «кристалл времени», позволяющий сделать важные выводы в загадочном поведении квантовых систем.

Традиционно говоря, такие кристаллы, как соль, сахар или алмазы - это просто периодический порядок атомов в трехмерной решетке. Кристаллы времени добавляют к периодически устроенным атомам еще и четвертое измерение, предполагая, что при определенных условиях некоторые материалы могут проявляться в периодической структуре и во времени.

Ученые под руководством профессора физики Михаила Лукина и Юджина Демлера построили такую квантовую систему, используя небольшой бриллиант, имеющий миллионы примесей атомного масштаба, известных как «азото замещенная вакансия» (NV). Затем они использовали микроволновые импульсы, чтобы «пнуть» систему из равновесия, вызывая спины (вращения) в NV-центрах, переворачивая их через определенные промежутки времени - одно из ключевых свойств кристалла времени. Работа описана в Nature.

Создание кристаллов времени имеет значение не только потому, что они подтверждают доныне лишь теоретическое существование подобных материалов, но они предлагают физикам получить окно в поведение такой неравновесной системы.

«В настоящее время ведется постоянная работа, чтобы понять физику неравновесных квантовых систем», - сказал Лукин. «Это область, которая представляет интерес для многих квантовых технологий, потому что квантовый компьютер - это в основном квантовая система, которая далека от равновесия».

Но пока понимание таких неравновесных систем приведет исследователей на путь квантовых вычислений, технологии применения кристаллов времени могут также иметь более быстрые практические результаты, например, в области точных измерений.

Алмаз является одним из наиболее распространенных примеров материала, который вышел из равновесия. Являясь кристаллизованной формой углерода, которая образуется под сильной температурой и давлением, алмаз является необычным, поскольку мета-стабилен. Мета-стабильность означает то, что после того, как алмаз принимает свою форму, он будет оставаться таким даже после того, как температуру и давление удаляют.

Только совсем недавно исследователи начали понимать, что неравновесные системы, особенно те, которые известны как «системы управляемые», которые исследователи могут «пнуть» периодическими импульсами энергии, могут проявлять характеристики кристалла времени.

Одной из этих характеристик является то, что ответ кристалла времени будет оставаться устойчивым по отношению к возмущениям. Получается, что эффект кристалла времени имеет самое прямое отношение к идее, что система возбуждается, но не поглощает энергию.

Чтобы построить такую систему, Лукин и его коллеги начали с небольшого куска алмаза, в который было встроено множество NV-центров. Алмаз был подвергнут микроволновым импульсам, которые периодически изменяли ориентацию спинов в NV-центрах.

Для проверки устойчивости системы, Лукин и его коллеги разнообразили сроки импульсов, чтобы увидеть, будет ли материал продолжать реагировать как кристалл времени.

«Настоящая работа показывает, что мы можем добиться нужного сочетания. Существует еще много работы, которую предстоит сделать, но мы считаем, что эти последствия могут дать нам возможность создать новое поколение квантовых датчиков, и, возможно, в долгосрочной перспективе есть и другие применения, как атомные часы».

11:40:27 - 54.81.83.207 - CCBot/2.0 (http://commoncrawl.org/faq/) - http://ftimes.ru/science-it/147384-fiziki-garvardskogo-universiteta-sozdali-kristall-vremeni.html


Прокомментировать








Выбор читателей



Это интересно