«Кристаллы времени» все эти годы были на виду у физиков: неожиданное открытие. «Кристаллы времени» могут перевернуть теоретическую физику Комментарий от MisterCrow
Крис Монро работал с ионной ловушкой схожей конструкции (источник: Hartmut Häffner)
В 2012 году лауреат Нобелевской премии по физике Франк Вилчек предложил необычную идею. Он предположил (и попытался доказать) возможность существования «кристаллов времени». Такие структуры, по словам физика, получают энергию для своего движения из разлома в симметрии времени. Разлом, по словам Вилчека, является некой особой формой вечного движения.
Кристаллы сами по себе очень необычные структуры. Например, кристаллам (тем из них, кристаллическая решетка которых не обладает высшей - кубической - симметрией), присуще свойство анизотропии. Анизотропия кристаллов - это разнородность их физических свойств (упругих, механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических и других) по различным направлениям.
Современных физиков интересует не только анизотропия кристаллов, но и их симметрия. Что касается симметрии, то она проявляется не только в их структуре и свойствах в реальном трёхмерном пространстве, но также и при описании энергетического спектра электронов кристалла, анализе процессов дифракции рентгеновских лучей, дифракции нейтронов и дифракции электронов в кристаллах с использованием обратного пространства и т. п. Что касается «кристаллов времени», то здесь ученые предположили, что кристаллы симметричны во времени.
Вилчек говорил об этом возможном явлении еще в 2010 году: «Я постоянно думал о классификации кристаллов, а затем я подумал, что ведь можно представить и пространство-времени с этой точки зрения. То есть, если мы думаем о кристаллах в пространстве, логично будет представить кристаллические структуры во времени». В кристаллах атомы занимают стабильную позицию в решетке. А поскольку стабильные объекты остаются неизменными во времени, то существует возможность того, что атомы могут образовывать постоянно повторяющуюся решетку во времени. В исходное положение они возвращаются через дискретный интервал, нарушая временную симметрию. Если кристалл не потребляет и не производит энергию, то такие временные кристаллы являются стабильными, находясь в «основном состоянии». При этом в структуре кристалла происходят циклические изменения, что, с точки зрения физики можно считать вечным движением.
У многих физиков возникали сомнения в справедливости гипотезы возможности существования временных кристаллов. Но те ученые, кто принял ее, стали искать способы проверить справедливость предположения Вилчека. И нашли.
Крис Монро из Мэрилендского университета в Колледж-Парке впервые смог создать временной кристалл в своей лаборатории. Его идея состояла в том, чтобы создать квантовую систему в виде группы ионов, расположенных кольцом. При охлаждении кольца, как утверждал Монро (а до него и другие ученые), энергетическое состояние всей системы понизится до минимального уровня. Другими словами, в таких условиях система переходит в фазу «основного состояния». Если временная симметрия нарушена, то кольцо должно меняться во времени. Другими словами, вращаться. Конечно, извлечь энергию этого движения нельзя, поскольку это противоречит закону сохранения энергии.
Все это - теория. На практике реализовать эту задумку сложнее. О намерении создать кольцо из ионов и проверить справедливость гипотезы временных кристаллов несколько лет назад сообщали ученые из Беркли. Они планировали вводить сотни ионов кальция в камеру небольшого размера. Эту камеру нужно окружить электродами и включить ток. Образующееся электрическое поле позволяет загнать ионы в камеру толщиной примерно в 100 микронов. После чего необходимо «откалибровать» частицы для выравнивания поля. Ионы, отталкиваясь друг от друга, сформировали бы кристаллическое кольцо, распределившись равномерно по внешнему краю камеры.
Предполагается, что ионы в такой ловушке будут находиться в возбужденном состоянии, но при помощи лазера их кинетическую энергию будут постепенно урезать. По плану, температуру системы необходимо довести до 1 миллиардной градуса выше нуля. После того, как система достигает основного состояния, ученые планировали включить статическое магнитное поле. Это поле, если гипотеза временных кристаллов верна, должно было заставить ионы вращаться. После возвращения ионов к исходной точке в пределах определенного временного периода ученые зафиксировали бы нарушение временной симметрии.
Монро пошел схожим путем, только для создания кольца он использовал не ионы калия, а ионы иттербия. Сложностью в реализации идеи является то, что предсказать существование частицы в определенное время в определенном месте не представляется возможным. Правда, благодаря андерсоновской локализации появляется исключение в этом правиле, которое можно использовать. Андерсоновская локализация - явление, возникающее при распространении волн в среде с пространственными неоднородностями и состоящее в том, что вследствие многократного рассеяния на неоднородностях и интерференции рассеянных волн становится невозможным распространение бегущих волн; колебания приобретают характер стоячей волны, сконцентрированной (локализованной) в ограниченной области пространства.
Относительно недавно физики изучили группы квантовых частиц, взаимодействующих друг с другом таким образом, что это взаимодействие вынуждает их локализоваться. Монро смог использовать результаты этого исследования для того, чтобы заставить ионы иттербия занять определенные места в определенное время. В результате был создан временной кристалл, и команда Монро, таким образом, доказала возможность нарушения временной симметрии. При изучении свойств временного кристалла оказалось, что значительное изменение частоты возбуждения ионов заставляет кристалл «плавиться». По мнению ученых, создание временного кристалла открывает широкие возможности для квантовых вычислений. Например, на основе временных кристаллов можно создать надежную квантовую память.
Правда, работа Монро и коллег еще требует проверки. Другие команды физиков планируют проверить природу эффекта временных кристаллов, повторив эксперимент. Если это удастся, то гипотеза Франка Вилчека станет теорией, и квантовая физика получит стимул для дальнейшего развития.
Не так давно ученые объявили об открытии нового состояния вещества с поразительными свойствами, которое официально было добавлено к уже внушительному списку, включающему много интересных пунктов, помимо известных всем твердого, жидкого и газообразного агрегатных состояний. Concepture публикует перевод статьи, дающей общее представление о природе и возможном применении временных кристаллов.
В начале этого года физики составили предварительную программу по созданию и измерению временных кристаллов - странного состояния вещества, характеризующегося тем, что атомная структура повторяется не только в пространстве, но и во времени, что позволяет им поддерживать постоянную осцилляцию (колебание) без затраты энергии.
Две независимых группы исследователей смогли создать что-то, что было до жути похоже на временные кристаллы еще в январе, но рецензирование оба эксперимента прошли относительно недавно, что позволило официально ввести «невозможное» явление в царство физической реальности.
«Мы взяли теоретические идеи, которые мы крутили и так, и этак в течение пары лет, и, на самом деле, создали эти кристаллы в лаборатории», говорит один из исследователей, Эндрю Поттер (Andrew Potter) из Техасского университета, г. Остин, и добавляет: «Надеемся, что это всего лишь первый образец и их будет еще много».
Временные кристаллы - это одна из самых захватывающих новостей, которыми физики порадовали мир за последние месяцы. Дело в том, что кристаллы указывают на наличие целого мира «неравновесных» фаз, кардинально отличающегося от всего, что ученые исследовали раньше.
В течение десятилетий ученые изучали вещества, такие как металлы и диэлектрики, которые определяются тем, что находятся в состоянии «равновесия», то есть в состоянии, при котором все атомы в материале имеют то же количество тепла.Теперь, похоже, временные кристаллы станут первым примером неравновесного состояния вещества, существование которого было предсказано теоретически, но еще не было исследовано на практике.
К тому же они могут приблизить революцию в способе хранения и передачи информации через квантовые системы. «Это показывает, что разнообразие состояний вещества еще шире (чем мы думали)», в интервью сказал физик Норман Яо (Norman Yao) из Калифорнийского университета, Беркли, который опубликовал программу по созданию временных кристаллов еще в январе.
«Одним из священных Граалей физики является понимание, какие типы вещества могут существовать в природе. Неравновесные фазы представляют собой новый путь, отличный от всех тех явлений, которые мы изучали в прошлом».
Временные кристаллы, существование которых впервые предположил лауреат Нобелевской премии, физик-теоретик, Фрэнк Вильчек, это гипотетические структуры, пребывающие в движении даже на самом низком энергетическом уровне, известном также как «основной уровень» (ground state). Обычно, когда материал входит в свое основное состояние - также называемое нулевой точкой энергии системы - движение, теоретически, должно быть невозможно, так как оно требует затраты энергии.
Но Вильчек создал в своем воображении объект, который мог достичь постоянного движения, изначально пребывая в основном состоянии, снова и снова периодически изменяя расположение атомов в кристаллической решетке, то есть, как бы выходя из основного состояния и возвращаясь в него.
Однако, давайте проясним ситуацию - это не вечный двигатель, так как общее количество энергии системы равно нулю. Но эта гипотеза казалась изначально неправдоподобной по другой причине. Она предполагала наличие системы, которая нарушает самое фундаментальное положение современной физики - симметрию относительно сдвига во времени, которое гласит, что законы физики одинаковы везде и всегда.
Как объяснил Дэниэль Оберхаус (Daniel Oberhaus) в интервью Motherboard , симметрия относительно сдвига во времени является причиной того, что невозможно подбросить монетку один раз таким образом, чтобы возможность выпадения «орла» и «решки» была бы 50/50, но в следующий раз, когда вы подбрасываете монетку, вероятность, внезапно, составляет 70/30.
И все же некоторые объекты способны нарушать эту симметрию, находясь в своем основном состоянии, при этом не нарушая законы физики. Представьте себе магнит с северным и южным полюсом. Неясно, как магнит «решает», какой полюс у него северный или южный, но факт того, что у него есть эти полюса, северный и южный, подразумевает, что он не будет выглядеть одинаково с обоих концов - он от природы ассиметричен.
Другим примером физического объекта с ассиметричным основным состоянием является кристалл. Кристаллы известны своими повторяющимися структурными паттернами, но атомы внутри них имеют свои «предпочтительные» позиции в решетке. Таким образом, в зависимости от того, с какой точки вы рассматриваете кристалл в пространстве, он выглядит различно - законы физики больше не симметричны, потому что они неприменимы равным образом ко всем точкам в пространстве.
Держа это в уме, Вильчек предположил, что возможно создать объект, который достигает ассиметричного основного состояния не в пространстве, как обычные кристаллы или магниты, а во времени. Что пораждает логичный вопрос, могут ли атомы «предпочитать» разные состояния в течение разных промежутков времени?
Спустя несколько лет американские и японские исследователи показали, что это возможно, но при этом в предположение Вильчека было внесено значительное изменение: чтобы кристаллы снова и снова сменяли свои состояния, им иногда нужно давать «толчок».
В январе этого года, Норман Яо (Norman Yao), в своем интервью Элизабет Гибни для журнала «Nature », описал, как можно построить такие системы, при этом используя более «слабый» вид нарушения симметрии, чем тот, который предполагал Вильчек.
«Это как прыжки на скакалке, когда, каким-то образом, мы вращаем руки два раза, но скакалка вращается только один раз», говорит он, добавляя, что, в версии в Вильчека, скакалка двигалась бы вовсе сама по себе - «Это звучит уже менее странно, чем изначальная идея, но, все еще, чертовски странно».
Две независимых группы исследователей, одна от Университета штата Мэриленд, другая - от Гарвардского Университета, взяли на вооружение эту идею и воплотили ее в жизнь, создав две разные версии временного кристалла, которые оказались одинаково жизнеспособными.
«Обе системы очень впечатляют (в оригинале: «really cool»). Они очень сильно отличаются. Думаю, они, в высшей степени, дополняют друг друга», сказал Яо в интервью Gizmodo - «Я не думаю, что одна из них лучше другой. Они относятся в двум разным физическим условиям. Тот факт, что мы наблюдаем сходную феноменологию в двух очень разных системах, по-настоящему захватывает дух».
Как описано в препринте, вышедшем в январе 2017 года, временные кристаллы, созданные группой из Университета Мэриленд, были сконструированы в виде «паровозика» из 10 атомов иттербия, у всех этих атомов был «спутанные» спины электронов.
Крис Монро, Университет штата Мэриленд
«Ключевым условием, необходимым для обращения данной конструкции во временной кристалл, было поддержание ионов в неравновесном состоянии, для этого исследователи попеременно подвергали их воздействию лазеров. Один из лазеров создавал магнитное поле, а второй лазер - частично изменял спины атомов» - рассказала Фиона МакДональд, в одном из своих предыдущих интервью Science Alert.
Так как спины атомов были «спутанными», атомы сформировали стабильный, повторяющийся паттерн смены спина, который определяет кристалл. Параллельно с формированием повторяющегося паттерна происходило что-то на самом деле странное, но одновременно необходимое, чтобы превратить данную структуру во временной кристалл - паттерн изменения спинов в системе повторялся только наполовину так часто, как импульсы лазеров. «Это, как если бы вы потрясли желе и обнаружили бы, что его ответные колебания были бы с другим периодом, чем изначальные, не правда ли, это было бы крайне странно?» говорит Яо. Что касается, гарвардских временных кристаллов, то они были созданы на основе алмазов, загрязненных азотом, которые по этой причине выглядели полностью черными.
Гарвардский алмаз. Credit: Georg Kucsko
Спин данных примесей также периодически сменялся и возвращался к изначальному состоянию, как и спин ионов иттербия в рамках эксперимента Университета Мэриленда. Это был очень волнительный момент для физики, но теперь все действительно официально, потому что оба эксперимента прошли рецензирование, а результаты опубликованы в двух разных статьях в журнале «Nature».
Теперь, когда стало известно, что такое явление существует, необходимо придумать способы его использования. Одним из наиболее многообещающих применений временных кристаллов являются квантовые вычисления - они могут помочь физикам создать стабильные квантовые системы, работающие при значительно более высоких температурах, чем существующие на сегодняшний день, то есть, это может стать тем толчком, который сделает квантовые компьютеры повседневной реальностью.
Даже люди, далекие от науки, могут почувствовать потенциал новой технологии. Интересно, что она нам принесет?
Возможно вы не знали:
Квантовая запутанность квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми. Например, можно получить пару фотонов, находящихся в запутанном состоянии, и тогда если при измерении спина первой частицы спиральность оказывается положительной, то спиральность второй всегда оказывается отрицательной, и наоборот.
Спин (от англ. spin, буквально – вращение, вращать(-ся)), собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Спином называют также собственный момент импульса атомного ядра или атома.
Иттербий элемент побочной подгруппы третьей группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, лантаноид, атомный номер - 70. Обозначается символом Yb. Относится к редкоземельным элементам (иттриевая подгруппа).
Основное состояние (основное состояние квантовомеханической системы) это ее состояние с наименьшей энергией; энергия основного состояния также известна как нулевая энергия системы.
Состояние вещества (агрегатное) состояние одного и того же вещества в определённом интервале температур и давлений, характеризующееся определёнными, неизменными в пределах указанных интервалов, качественными свойствами.
Физики из Гарвардского университета создали новую форму материи - так называемый «кристалл времени», которая могла бы объяснить загадочное поведение квантовых систем.
Кристаллы, в том числе соли, сахара или алмазов по своей сути - просто периодическое расположение атомов в трехмерной решетке. С другой стороны, считается, что кристаллы времени добавляют к этому определению четвертое измерение. Предполагается, что при определенных условиях некоторые материалы могут проявляться в своей структуре и во времени.
Под руководством профессоров физики Михаила Лукина и Юджина Демлера команда ученых построила квантовую систему с помощью небольшого алмаза с миллионами примесей атомного масштаба, известных как «азото-замещенная вакансия» (NV-центр). Они использовали микроволновые импульсы, чтобы вывести систему из равновесия, вызывая вращение в центре и переворачивая их через определенные интервалы времени.
«На текущий момент ведется постоянная работа, чтобы понять физику неравновесных квантовых систем. Это та область, которая представляет интерес для многих квантовых технологий, поскольку в основном - это квантовая система, далекая от равновесия. На самом деле здесь много чего нужно исследовать, а мы пока находимся лишь в самом начале», - сказал Михаил Лукин.О том, что такие системы могут быть созданы, первоначально казалось маловероятным. На самом деле, некоторые исследователи в этом вопросе зашли очень далеко. Они доказали, что создать кристалл времени в квантовой системе, находящейся в равновесии, невозможно. Физики объясняют, что большинство объектов вокруг нас находится в равновесии. Если у вас есть что-то горячее и холодное, и вы их объедините - температура выровняется. Но не все системы работают по такому принципу. Одним из наиболее распространенных примеров материала, вышедшего из равновесия, является алмаз. Это кристаллизованная форма углерода, которая образуется при высокой температуре и давлении. Алмаз необычен тем, что он мета-стабильный, то есть получив свою форму, она остается неизменной даже после того, как из него уберут факторы тепла и давления.
Только недавно ученые начали понимать, что неравновесные системы могут проявлять характеристики кристалла времени. Одна из этих характеристик заключается в том, что ответная реакция кристалла со временем остается устойчивой по отношению к различным раздражителям. Эффект кристалла времени имеет прямое отношение к идее, что система возбуждается, но не поглощает энергию.
Чтобы создать такую систему, Лукин и его коллеги начали с небольшого алмаза, в который встроено много NV-центров. С помощью микроволновых импульсов ученые периодически меняли ориентацию их вращения, чтобы увидеть, будет ли материал продолжать реагировать как кристалл времени.
Такие системы могут иметь решающее значение в разработке полезных квантовых компьютеров и квантовых датчиков. Они демонстрируют тот факт, что два критических компонента - длинная квантовая память и высокая плотность квантовых битов не исключают друг друга. По словам физиков, исследование даст возможность создать новое поколение квантовых датчиков, и, возможно, получит применение для таких вещей, как атомные часы.
Франк Вилчек.
В июне группа физиков под руководством Сян Чжана, наноинженера из Беркли, и Тонгчанга Ли, физика из группы Чжана, предложили создать кристаллы времени в форме постоянно вращающихся колец заряженных атомов или ионов. (Ли сообщил, что он думал об этом еще до того, как прочитал документацию Вилчека). Статья была опубликована вместе с вилчековской в том же журнале.
С тех пор только один критик - Патрик Бруно, физик-теоретик из Европейского фонда синхротронного излучения во Франции - выразил несогласие в научном виде. Бруно считает, что Вилчек и его коллеги ошибочно отождествляют времязависимое поведение объектов с возбужденным энергетическим состоянием, а не основным. Нет ничего удивительного в объектах с избыточным энергетическим движением в цикле с замедлением движения по мере рассеяния энергии. Чтобы стать кристаллом времени, объект должен обладать вечным движением в основном состоянии.
Комментарий Бруно и ответ Вилчека появился в журнале PRL в марте 2013 года. Бруно продемонстрировал, что низкое энергетическое состояние возможно в системе, предложенной Вилчеком, как гипотетический пример квантового кристалла времени. Вилчек ответил, что хотя приведенный пример не является кристаллом времени, он не думает, что эта ошибка «ставит под вопрос основные понятия».
«Я доказал, что пример некорректен. Но у меня до сих пор нет общего доказательства. Пока».
Споры едва ли закончатся теоретическими основаниями. Козырь находится в руках у экспериментаторов.
Международная группа ученых во главе с учеными Беркли готовит сложный в лаборатории, однако он может быть проведен в период «от трех лет до бесконечности», прежде чем придет к логичному завершению. Все зависит от непредвиденных технических трудностей или финансирования. Есть надежда, что кристаллы времени выведут физику за пределы точной, но квантовой механики, и проложат путь к более великой теории.
«Я очень заинтересован в том, могу ли я сделать вклад, следуя постулатам Эйнштейна», - говорит Ли. - «Он говорил, что квантовая механики является неполной».
Иллюстрация эксперимента с кольцом ионов в магнитной ловушке.
В теории общей относительности Эйнштейна измерения пространства и времени сплетаются воедино - пространство-время. Но в квантовой механике, которая отвечает за взаимодействие веществ на субатомном уровне, время представлено иначе - «тревожной, эстетически неприятной», по словам Закржевского.
Различные понятия о времени могут быть одной из причин несовместимости общей теории относительности и квантовой механики. По крайней мере один из этих двух элементов должен быть изменен, чтобы стало возможным создание всеобъемлющей теории квантовой гравитации. Это одна из основных целей теоретической физики. Какое из пониманий времени будет верным?
Если кристаллы времени могут нарушать симметрию времени таким же образом, как обычные кристаллы разрывают пространственную симметрию, «это будет говорить о том, что в природе эти две величины, похоже, обладают симметричными свойствами, а значит должны однозначно отражаться в теории. Значит, квантовая механика является несовершенной, и квантовым физикам придется рассматривать время и пространство как две нити одной ткани.
Команда Беркли будет пытаться построить кристаллы времени путем введения сотни ионов кальция в небольшую камеру, окруженную электродами. Электрическое поле загонит ионы в ловушку толщиной 100 микронов, примерно с человеческий волос. После ученым придется откалибровать электроды, чтобы выровнять поле. Поскольку заряды отталкиваются, ионы распределятся равномерно по внешнему краю ловушки, образовав кристаллическое кольцо.
Сначала ионы будут вибрировать в возбужденном состоянии, но диодные лазеры, вроде тех, что используются в DVD-проигрывателях, будут урезать их кинетическую энергию. По расчетам группы, ионное кольцо достигнет основного состояния, когда лазеры охладят ионы до одной миллиардной градуса выше абсолютного нуля. Такая температура долгое время была недостижима из-за нагревания электродов в ловушке, но в сентябре появилась революционная технология, которая в сто крат снизит тепловой фон ловушки. Это именно тот фактор, который нужен исследователям.
Затем исследователи включат статическое магнитное поле в ловушке, которое, если верить теории, заставит ионы вращаться (причем до бесконечности). Если все пойдет по плану, ионы вернутся к исходной точке спустя определенный интервал времени, образовав регулярно повторяющуюся во времени решетку и нарушив временную симметрию.
Чтобы увидеть вращение кольца, ученые тронут один из ионов с помощью лазера, эффективно поставив его в другое электронное состояние, отличное от других 99 ионов. Избранный ион будет оставаться ярким и показывать свое новое местоположение, в то время как другие будут затемняться вторым лазером.
Если яркий ион будет обращаться с постоянной скоростью, ученые впервые продемонстрируют, что трансляционная симметрия времени может быть нарушена.
«Это на самом деле перевернет наше понимание», - говорит Ли. Но прежде мы должны доказать, что это работает».
Пока эксперимент не закончится успехом, многие физики будут настроены скептически.
«Лично я думаю, что невозможно обнаружить движение в основном состоянии», - говорит Бруно. - «Они могут загнать кольцо ионов в тороидальную ловушку и поиграться с интересной физикой, но они не увидят, что их часики тикают постоянно, как они заявляют».
Хотя, кто знает, возможно квантовая механика .
МОСКВА, 7 окт - РИА Новости . Американские ученые впервые смогли создать экзотическую структуру - так называемый "временной кристалл", внутри которого время течет не непрерывно, а своеобразными "шагами", говорится в статье, размещенной в электронной библиотеке arXiv.org
Кристаллы времени - необычные структуры, чье существование было предсказано в феврале 2012 года нобелевским лауреатом Фрэнком Вильчеком (Wilczek). Их главное свойство - в них законы физики будут вести себя особым образом, порождая необычные периодические структуры не в пространстве, как в обычных кристаллах, а во времени.
Почти все физические законы в нормальных условиях работают одинаково в любой временной точке. Формулы, описывающие физические процессы, не меняются при сдвиге времени на произвольное значение назад или вперед. Четыре года назад Вильчек предположил, что это правило - так называемая однородность времени - может нарушаться внутри экзотически устроенной материи, на поддержание которой требуется наименьшее количество энергии.
Физики заставили свет двигаться только в одну сторону внутри чипа Датские физики разработали своеобразную "одностороннюю дорогу" для частиц света, по которой они могут двигаться только в одну сторону, что позволит в ближайшем будущем создать световые диоды, транзисторы и прочие элементы вычислительных приборов и сетей.При наблюдении за таким кристаллом нам будет казаться, что он движется, хотя на самом деле он будет находиться в состоянии абсолютного покоя. Его "движение" будет составлено из повторяющихся во времени дискретных элементов, подобных частицам материи в обычных кристаллах, что и заставило Вильчека назвать эту форму материи "временным кристаллом".
Многие ученые сомневались, что подобная форма материи может существовать в принципе, так как этому будут мешать законы квантовой механики, однако Цзехан Чжан (Jiehang Zhang) из университета штата Мэриленд в Колледж-Парке (США) и его коллеги нашли способ обойти эти ограничения и впервые увидеть подобный кристалл. Для этого они создали квантовую систему, которая находится в постоянном состоянии неустойчивости и меняется со временем.
Квантовый временной кристалл, созданный Чжаном и его коллегами, представляет собой набор из ионов иттербия, охлажденных до почти абсолютного нуля и расположенных по отношению друг к другу таким образом, что их спины постоянно взаимодействуют, переключая друг друга "по очереди".
Эти взаимодействия приводят к тому, что атомы редкоземельного металла фактически перестают вести себя как квантовые объекты и локализуются - становятся четко видимыми - в какой-то конкретной точке пространства, а не остаются в "размазанном" виде, как "нормальные" жители квантового мира.
Меняя спины этих атомов при помощи лазера, американские ученые заметили нечто необычное - через некоторое время после проведения манипуляций частота "переключения " спинов внезапно удваивалась.
Так как атомы никак иначе не взаимодействовали с окружающим миром и ученые не вмешивались в их работу, подобное поведение, по мнению Чжана и его коллег, может объясняться только тем, что данная структура является временным кристаллом, однородность времени в котором нарушается. Это подтверждается тем, что любые манипуляции лазером не меняли частоту "переключений" в самом кристалле - она всегда была одинаковой, несмотря на увеличение или уменьшение частоты переключения спинов лазером.
Как полагают ученые, подобные структуры можно использовать для создания квантовой памяти и ряда других эзотерических устройств, однако они признают то, что многие ученые захотят сначала перепроверить их выводы, и лишь потом думать о возможных практических применениях.
