Ein neuer Durchbruch könnte Zeitkristalle aus dem Labor in die reale Welt bringen

Wir sind Zeitkristallen, die praktische Anwendungen haben können, gerade einen weiteren Schritt näher gekommen.

Produzieren Sie eine neue experimentelle Arbeit bei Raumtemperatur Kristall der Zeit In einem System, das nicht von seiner Umgebung isoliert ist.

Die Forscher sagen, dass dies den Weg für Zeitkristalle im Chip-Maßstab ebnet, die unter realen Bedingungen verwendet werden können, weit entfernt von der teuren Laborausrüstung, die erforderlich ist, um sie am Laufen zu halten.

„Wenn Energie in Ihrem experimentellen System mit seiner Umgebung ausgetauscht wird, arbeiten Dissipation und Rauschen zusammen, um die chronologische Reihenfolge zu zerstören“, sagt Ingenieur Hussein Taheri von der University of California, Riverside.

„In unserer optischen Plattform findet das System ein Gleichgewicht zwischen Gewinn und Verlust für die Erstellung und Aufrechterhaltung von Zeitkristallen.“

Zeitkristalle, manchmal auch als Raumzeitkristalle bezeichnet, deren Existenz erst vor wenigen Jahren bestätigt wurde, sind genauso faszinierend, wie der Name vermuten lässt. Es ist eine Materiephase, ähnlich wie gewöhnliche Kristalle, mit einer sehr wichtigen zusätzlichen Eigenschaft.

In gewöhnlichen Kristallen sind die konstituierenden Atome in a angeordnet 3D feste Gitterstruktur Ein gutes Beispiel ist das Atomgitter von Diamant oder einem Quarzkristall. Diese Wiederholungssynapsen können in ihrer Konfiguration variieren, aber innerhalb einer bestimmten Formation bewegen sie sich nicht viel; Sie wiederholen sich nur räumlich.

In Zeitkristallen verhalten sich Atome etwas anders. Es oszilliert, dreht sich zuerst in die eine Richtung, dann in die andere. Diese Schwingungen – als „Tick“ bezeichnet – sind auf eine regelmäßige und festgelegte Frequenz fixiert. Wo sich die regelmäßige Kristallstruktur im Raum wiederholt, wiederholt sie sich in Kristallen der Zeit in Raum und Zeit.

Um Zeitkristalle zu untersuchen, verwenden Wissenschaftler häufig Bose-Einstein-Kondensate des Magnon-Quasiteilchens. Sie müssen bei sehr niedrigen Temperaturen gehalten werden, sehr nahe am absoluten Nullpunkt. Dies erfordert hochspezialisierte und fortschrittliche Laborgeräte.

In ihrer neuen Forschung schufen Taheri und sein Team einen Zeitkristall ohne Unterkühlung. Ihre Zeitkristalle waren optische Quantensysteme, die bei Raumtemperatur erzeugt wurden. Zuerst nahmen sie einen kleinen Mikrosonor, eine Scheibe aus Magnesium-Fluorid-Glas mit nur einem Millimeter Durchmesser. Dann bombardierten sie dieses optische Morph mit Laserstrahlen.

Die selbsterhaltenden subharmonischen Vorsprünge (Solitonen), die durch die von den beiden Laserstrahlen erzeugten Frequenzen erzeugt werden, weisen auf die Bildung von Zeitkristallen hin. Das System erzeugt eine rotierende Gitterfalle für die optischen Spulen, die dann die Rotation anzeigen.

Verwenden Sie das Team, um die Integrität des Systems bei Raumtemperatur aufrechtzuerhalten Selbstinjektionssperre, eine Technologie, die sicherstellt, dass die Laserausgabe eine bestimmte optische Frequenz beibehält. Das bedeutet, dass das System aus dem Labor genommen und in Feldanwendungen eingesetzt werden kann, sagen die Forscher.

Zusätzlich zu möglichen zukünftigen Untersuchungen der Eigenschaften von Zeitkristallen, wie Phasenübergänge und Zeitkristallwechselwirkungen, kann das System verwendet werden, um neue Messungen der Zeit selbst durchzuführen. Zeitkristalle können eines Tages verschmelzen Quantencomputer.

„Wir hoffen, dass dieses photonische System in kompakten und leichten HF-Quellen mit überlegener Stabilität sowie in präziser Zeitmessung eingesetzt werden kann.“ Taheri sagt.

Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in veröffentlicht Naturkommunikation.