Kvantové počítače sú opäť o krok bližšie k realite a skutočnej prevádzke. Stalo sa tak vďaka dôležitému míľniku, ktorý dosiahli z Lancasterskej univerzity v Anglicku.

Ako informuje portál ScienceAlert, tímu vedcov sa podarilo v rámci experimentov spojiť dva časové kryštály do jedného vyvíjajúceho sa systému.

Nová oblasť vedy

Existenciu časových kryštálov dokázali vedci po prvý raz potvrdiť v roku 2016. Prvú interakciu medzi dvomi takýmito systémami zaznamenali len nedávno a teraz, pár rokov po ich objavení, sa ich podarilo spojiť do jedného systému, píše EurekAlert.

Atómy v časových kryštáloch sa chovajú inak, ako v klasických kryštalických štruktúrach. Dochádza v nich totiž k pohybu atómov aj bez vonkajšieho vplyvu, pričom sa jedná o opakujúci sa proces. Tieto oscilácie sú nazývané „tikanie“ s pravidelnou frekvenciou a aj preto sú takéto kryštály označované za „časové“.

Obrázok znázorňujúci kvantové previazanie, National Institute of Standards and Technology

Kým štruktúra klasických kryštálov je opakovaná len v priestore, štruktúra časových kryštálov je opakovaná ako v priestore, tak aj v čase a je stabilná po dlhú dobu. Zvládajú to aj bez toho, aby získavali energiu z okolia a podľa vedcov napriek tomu neporušujú fyzikálne zákony, ktoré zakazujú perpetuum mobile.

Tvoria ich z magnónov

„Všetci vedia, že stroje perpetuálneho pohybu sú nemožné. Avšak v kvantovej fyzike je perpetuálny pohyb v poriadku, ak zatvoríme oči. Prešmyknutím sa touto štrbinou dokážeme vytvárať časové kryštály,“ vysvetľuje Samuli Autti, fyzik z Lancasterskej univerzity a vedúci autor novej štúdie zverejnenej v žurnále Nature.

Časové kryštály, s ktorými tento tím pracoval, sa skladajú z kvázičastíc známych pod názvom magnóny. Tie nie sú skutočnými časticami a skladajú sa z niekoľkých excitovaných spinov elektrónov. Vznikajú ochladením izotopu hélium-3 na jednu desaťtisícinu stupňa nad absolútnou nulou, čoho výsledkom je B-fázová supertekutina s nulovou viskozitou a nízkym tlakom.

Model kvázikryštálu. J.W. Evans, The Ames Laboratory, US Department of Energy/ Wikimedia

Vedci umožnili dvom časovým kryštálom navzájom sa dotknúť, vďaka čomu si medzi sebou vymenili magnóny a navzájom ovplyvnili svoje oscilácie. Vznikol tak jeden systém s možnosťou fungovania vo dvoch stavoch, čo je v kvantovej mechanike dôležitým míľnikom – častice totiž existujú v rôznych stavoch naraz až do momentu, kým sú pozorované a zvolia jeden stav podľa pravdepodobnosti.

Zatiaľ sú časové kryštály od svojej implementácie v podobe qubitov v kvantových počítačoch ďaleko, avšak neustále sa vyvíjajú. Len nedávno sa vedcom podarilo vytvoriť časové kryštály fungujúce pri izbovej teplote a zdá sa, že fungujú bezchybne napriek tomu, že by nemali vôbec existovať.