Изследователи от Катедрата по приложна физика на университета Аалто постигнаха важен етап, като за първи път свързаха времеви кристал с външна система. Изследването, ръководено от научния сътрудник на Академията Йере Макинен, показва как екипът е превърнал времеви кристал в оптомеханична система. Този подход би могъл да доведе до технологии като високопрецизни сензори или подобрени системи за памет за квантови компютри, потенциално подобрявайки тяхната производителност.

„Вечното движение е възможно в квантовия свят, стига да не се нарушава от външен енергиен вход, например чрез наблюдение. Ето защо времеви кристал никога преди не е бил свързван с външна система“, казва Макинен. „Но ние направихме точно това и показахме, също за първи път, че можете да регулирате свойствата на кристала, използвайки този метод.“

За да изградят системата, изследователите са използвали радиовълни, за да инжектират магнони в свръхтечност от хелий-3, охладена до температури, близки до абсолютната нула. Магноните са квазичастици, т.е. групи от частици, които се държат сякаш са отделни частици. След като подаването на радиовълни е било изключено, магноните се организират във времеви кристал.

Този времеви кристал продължава движението си за необичайно дълъг период, траейки до 10⁻⁶ цикъла или няколко минути, преди да отслабне до ниво, което вече не може да бъде измерено. С постепенното си отслабване времевият кристал взаимодейства с близък механичен осцилатор. Характерът на това взаимодействие зависи от честотата и амплитудата на осцилатора.

„Показахме, че промените в честотата на времевия кристал са напълно аналогични на оптомеханичните явления, широко известни във физиката. Това са същите явления, които се използват например при откриване на гравитационни вълни в Лазерната интерферометрична гравитационновълнова обсерватория в САЩ. Чрез намаляване на загубите на енергия и увеличаване на честотата на този механичен осцилатор нашата установка може да бъде оптимизирана, за да достигне близо до границата на квантовата сфера“, продължава Макинен.

Тази връзка с оптомеханиката е важна, защото предоставя начин за контрол и настройване на поведението на времевите кристали: нещо, което не е било възможно преди.

Времевите кристали биха могли да играят важна роля в развитието на квантовите технологии. Способността им да съществуват много по-дълго от типичните квантови системи ги прави особено обещаващи.

„Времевите кристали съществуват с порядъци по-дълго от квантовите системи, използвани в момента в квантовите изчисления. В най-добрия случай времевите кристали биха могли да захранват паметните системи на квантовите компютри, за да ги подобрят значително. Те биха могли да се използват и като честотни гребени, които се използват в изключително чувствителни измервателни устройства като честотни референтни данни“, завършва Макинен.

Снимка: Unsplash/Mikko Raskinen, Aalto University

Виж още: Ново поколение двигатели, захранвани само от светлина, могат да преодолеят гигантските космически разстояния