Физики создали «невозможный» кристалл, который игнорирует время

Кристаллы времени, первоначально предложенные лауреатом Нобелевской премии Франком Вильчеком в 2012 году, теперь успешно созданы с использованием атомов Ридберга и лазерного света.

Физики создали «невозможный» кристалл, который игнорирует время

Облучая атомы рубидия лазерами, физики возбудили их до состояния Ридберга, создав экзотическое состояние материи, известное как кристалл времени. Команда ученых считает, что это открытие позволит изучать свойства временных кристаллов и явления, такие как квантовые флуктуации, корреляция и синхронизация, что важно для разработки квантовых компьютеров.

Кристаллы времени, впервые описанные теоретиком Фрэнком Вильчеком в 2012 году, представляют собой движения частиц, которые повторяются во времени, подобно тому, как обычные кристаллы имеют повторяющиеся узоры в пространстве. Первоначальная теория предполагала вечные повторяющиеся паттерны, но экспериментальные версии кристаллов времени уже были реализованы различными группами физиков. Эти кристаллы показывают колебательные паттерны, отличные от любых внешних ритмов, наложенных на них.

Новый тип кристалла времени был создан из газа атомов рубидия при комнатной температуре, заключенного в стеклянный контейнер. Физики Сяолин У, Чжуцин Ван и Фан Ян из Университета Цинхуа в Китае использовали лазерный свет для возбуждения атомов до состояний Ридберга, когда внешние электроны атома переходят на более крупные орбиты, увеличивая размер атома в сотни раз.

Хотя размеры атомов остаются очень маленькими, это значительно влияет на их взаимодействие в стеклянном контейнере.

Если атомы в нашем контейнере находятся в ридберговских состояниях и их диаметр увеличивается, то силы между этими атомами также становятся большими. Это изменяет способ их взаимодействия с лазером. Если лазерный свет может возбуждать два разных состояния Ридберга в каждом атоме одновременно, создается петля обратной связи, вызывающая спонтанные колебания между двумя атомными состояниями. Это также приводит к осциллирующему поглощению света.

Когда команда возбудила рубидиевый газ лазером, они наблюдали захватывающее явление. Хотя лазер имел постоянную интенсивность, измерения света на дальнем конце контейнера показали колебания атомов между возбужденным и менее возбужденным состояниями.

Эти колебания возникли самостоятельно, соответствуя определению кристалла времени. Это открытие имеет потенциальные применения в технологиях, требующих высокорегулярных, самоподдерживающихся колебаний, таких как метрология и квантовая обработка информации.

Читайте также

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Ритм дыхания действительно влияет на принятие решений

Ритм дыхания действительно влияет на принятие решений

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке

Размер кристалла помог предсказать магнитные свойства сложных материалов

Размер кристалла помог предсказать магнитные свойства сложных материалов

Физики создали трехмерный свет и получили квантовые состояния, ранее доступные только в теории

Физики создали трехмерный свет и получили квантовые состояния, ранее доступные только в теории

Животные могли населить Землю на 200 миллионов лет раньше

Животные могли населить Землю на 200 миллионов лет раньше

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Кастрюлю Star Trek отправили на высоту 35 км — почти к границе космоса

Кастрюлю Star Trek отправили на высоту 35 км — почти к границе космоса

Microsoft и NVIDIA представили RTX Spark и Surface Laptop Ultra с упором на локальный ИИ

Microsoft и NVIDIA представили RTX Spark и Surface Laptop Ultra с упором на локальный ИИ

США и Google вложат почти 1,8 млрд долларов в создание «виртуальных клеток»

США и Google вложат почти 1,8 млрд долларов в создание «виртуальных клеток»

Астрономы поймали гамма-лучи от блазара с расстояния 8 миллиардов световых лет

Астрономы поймали гамма-лучи от блазара с расстояния 8 миллиардов световых лет