Kvantová fyzika už dlhé roky posúva hranice nášho chápania reality, no najnovší objav vedcov z Washingtonskej univerzity v St. Louis prekonáva všetky doterajšie očakávania. Podarilo sa im vytvoriť úplne novú fázu hmoty známu ako časový kvázikryštál – pokročilejšiu verziu časových kryštálov, ktoré boli prvýkrát objavené v roku 2016.

Tieto materiály sa na prvý pohľad zdajú, že dokážu popierať základné zákony fyziky. Dokážu zostať v neustálom pohybe bez potreby vonkajšej energie, čo by mohlo priniesť revolúciu v kvantovom počítaní, presnom meraní času a pokročilých senzorických technológiách. Na tému upozornil BGR.

Nekonečné „tikanie” bez straty energie

Aby sme pochopili význam tohto objavu, musíme najskôr pochopiť, ako fungujú samotné časové kryštály. Tie sa správajú podobne ako bežné kryštály, aké poznáme z prírody — napríklad diamanty alebo kremeň — ktoré majú pravidelné, opakujúce sa atómové štruktúry v priestore. Rozdiel je v tom, že časové kryštály nevytvárajú opakujúce sa vzory v priestore, ale v čase. Inými slovami, oscilujú pri konštantných frekvenciách bez toho, aby potrebovali externý zdroj energie.

Teoreticky nikdy neprestanú „tikať”, čo ich predurčuje na použitie v kvantovom ukladaní dát a extrémne presných časomerných mechanizmoch. Vedci z Washingtonskej univerzity však tento koncept posunuli ešte ďalej. Časové kvázikryštály sú zložitejšie než bežné časové kryštály, pretože neoscilujú v jednom predvídateľnom vzore, ale vibrujú pri viacerých frekvenciách naraz. Výsledkom je bohatšia a prepracovanejšia štruktúra, ktorá môže priniesť nové možnosti využitia.

Pexels

Aby to dosiahli, výskumníci vytvorili drobné atómové „prázdne miesta” v diamantoch, ktoré následne stimulovali pomocou mikrovlnných impulzov. Tým vznikla stabilná konfigurácia, ktorá sa prejavuje v čase rovnako pravidelne ako bežné kryštály v priestore.

Kvantové počítače a ultrapresné hodiny

Potenciál časových kvázikryštálov je obrovský, najmä v oblasti kvantových technológií. Jedným z najväčších problémov kvantových systémov je udržať kvantovú koherenciu, pretože kvantové informácie sa časom znehodnocujú vplyvom vonkajších faktorov.

Časové kryštály by mohli slúžiť ako dlhodobá kvantová pamäť – podobne ako RAM v klasických počítačoch, avšak bez energetických obmedzení. Vedci tiež predpokladajú, že by mohli spôsobiť revolúciu v presnom meraní času, pretože ponúkajú alternatívu k oscilátorom na báze kremíka, ktoré postupne strácajú presnosť.