Dos cristales se han unido con éxito por primera vez

Los físicos acaban de dar un paso asombroso hacia dispositivos cuánticos que parecen sacados de la ciencia ficción.

Por primera vez, grupos aislados de partículas se comportan de forma extraña Estados de materia Conocidos como cristales de tiempo, se han vinculado a un sistema sofisticado que puede ser increíblemente útil. Estadísticas Cuantitativas.

Después de la primera observación de la interacción entre dos cristales de tiempo, detallada en un artículo hace dos años, este es el siguiente paso hacia la posibilidad de aprovechar los cristales de tiempo para fines prácticos, como el procesamiento de información cuántica.

Los cristales de tiempo, que solo se descubrieron y confirmaron oficialmente hace unos años en 2016, alguna vez se pensó que eran físicamente imposibles. Es una fase de la materia muy similar a los cristales regulares, pero tiene una propiedad adicional, muy extraña y especial.

En los cristales ordinarios, los átomos están dispuestos en una estructura de red tridimensional fija, como la red atómica de un diamante o un cristal de cuarzo. Estas abrazaderas repetitivas pueden variar en configuración, pero cualquier movimiento que muestran proviene exclusivamente de empujes externos.

En los cristales de tiempo, los átomos se comportan de forma ligeramente diferente. Muestran patrones de movimiento en el tiempo que no pueden explicarse fácilmente por un impulso o impulso externo. Estas oscilaciones, denominadas «tick», están bloqueadas en una frecuencia regular y específica.

Teóricamente, los cristales de tiempo laten en su estado de energía más bajo posible, conocido como estado fundamental, y por lo tanto son estables y coherentes durante largos períodos de tiempo. Por lo tanto, como la estructura cristalina regular se repite en el espacio, los cristales temporales se repiten en el espacio y el tiempo, mostrando el movimiento permanente del estado fundamental.

«Todo el mundo sabe que las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles», Dice el físico y autor principal Samuli Autti de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido.

«Sin embargo, en la física cuántica, el movimiento perpetuo está bien siempre y cuando cerremos los ojos. Deslizándonos a través de esta rendija podemos hacer cristales de tiempo».

Se forman los cristales de tiempo en los que trabajó el equipo. cuasipartículas Se llaman Magnon. Los magnones no son partículas reales, sino que consisten en una excitación colectiva de un electrón que gira, como una onda que se propaga a través de una red de giros.

Las magnonitas aparecen cuando el helio-3, un isótopo estable de helio con dos protones pero solo un neutrón, se enfría a una diezmilésima de grado del cero absoluto. Esto da como resultado lo que se denomina superpaso B, que es un líquido viscoso a baja presión.

En este medio, los cristales de tiempo se formaron como condensados ​​de Bose-Einstein espacialmente distintos, cada uno compuesto por un billón de cuasipartículas de magnón.

a Condensador Bose-Einstein Consiste en bosones enfriados a una fracción por encima del cero absoluto (pero no hasta el cero absoluto, momento en el cual los átomos dejan de moverse).

Esto hace que se hundan en un estado de baja energía, se muevan muy lentamente y se unan lo suficiente como para superponerse, lo que da como resultado una nube de átomos de alta densidad que actúa como un solo «superátomo» u onda de materia.

Cuando los dos cristales que se habían dejado tocar, intercambiaron imanes. Este intercambio afectó la oscilación de cada cristal de tiempo, creando un solo sistema con la opción de operar en dos estados separados.

En la física cuántica, las cosas que pueden tener más de un estado existen en una mezcla de esos estados antes de que se superpongan mediante una clara analogía. Así que tener un archivo tiempo de cristal Opera en un sistema de dos estados. Proporciona nuevas y ricas opciones como base para las tecnologías cuánticas.

Los cristales de tiempo son una forma justa de usarlos como qubits, ya que hay una gran cantidad de obstáculos que resolver primero. Pero las piezas comenzaron a caer fuera de lugar.

A principios de este año, un equipo diferente de físicos anunció que habían logrado crear cristales de tiempo a temperatura ambiente que no necesitaban estar aislados de su entorno.

Las interacciones más complejas entre los cristales de tiempo y su control preciso necesitarán un mayor desarrollo, al igual que la supervisión de los cristales de tiempo que interactúan sin necesidad de fluidos sobreenfriados. Pero los científicos son optimistas.

«Resulta que ponerlos a los dos juntos funciona muy bien, incluso si los cristales de tiempo no estaban allí en primer lugar». dice Autti. «Y ya sabemos que también está allí a temperatura ambiente».

La búsqueda fue publicada en Comunicaciones de la naturaleza.