Físicos confirmam a existência de cristais de tempo em simulações épicas de computador quântico

Você está procurando uma lacuna nas leis que impedem o movimento perpétuo? Saber que você tem o seu eu autêntico cristal do tempo Exige mais do que um olho aguçado para gemas de qualidade.

Em um novo estudo, uma equipe internacional de pesquisadores usou o hardware de computação quântica Sycamore do Google para verificar novamente Visão teórica do cristal de tempo, confirmando que ele preenche todas as caixas certas para uma forma emergente de tecnologia que ainda conhecemos.

Semelhante aos cristais tradicionais feitos de unidades de átomos que se repetem infinitamente, um cristal de tempo é uma mudança infinitamente repetitiva em um sistema, uma mudança que notavelmente não requer energia para entrar ou sair.

Embora tal coisa chegue perto de quebrar algumas leis Termodinâmica, o fato de que a entropia do sistema não está aumentando significa que ele deve ficar do lado direito da física.

Na verdade, esse cristal pode parecer uma oscilação de algum tipo que não coincide com o resto dos ritmos do sistema. Um laser clicando em um ritmo constante em um cristal de tempo, por exemplo, pode fazer a rotação de suas partículas simplesmente virar a cada dois cliques.

Esta inversão recalcitrante é um comportamento distinto do cristal de tempo e foi usada como um guia para projetar e produzir cristais de tempo em experimentos anteriores.

Mas a complexidade absoluta da miríade de objetos quânticos em interação, todos oscilando em seu próprio ritmo, deixa espaço para algumas interpretações que não dependem necessariamente das mesmas regras que sustentam a física do cristal de tempo.

Portanto, embora seja improvável, não podemos descartar que um sistema que inicialmente se parece com um cristal de tempo pode realmente aquecer ao longo de eras e, eventualmente, cair em desordem.

Você pode apenas sentar e assistir o cristal zumbir à distância até a morte de calor do universo, é claro. Ou você pode deixar o computador quântico fazer o trabalho por você.

“O quadro geral é que pegamos os dispositivos que foram feitos para ser Computadores quânticos para o futuro e pense neles como sistemas quânticos complexos em seu próprio direito, ” Ele diz Matteo Ippolitti, físico da Universidade de Stanford.

“Em vez de computação, colocamos o computador para funcionar como uma nova plataforma experimental para perceber e descobrir novas fases da matéria.”

O ponto de partida para este tempo de cristal em particular foi um lugar surpreendentemente não intencional, derivado do trabalho do físico teórico de Stanford Fedika Khimani sobre a física do desequilíbrio.

Estamos bem cientes das consequências desse tipo de física na vida cotidiana. Deixe sua xícara de café quente na bancada por meia hora e você descobrirá a rapidez com que sua energia térmica se dissipa à medida que fica desequilibrada com o ambiente.

Khemani e seus colegas estavam mais interessados ​​em desequilíbrios de energia no nível menos intuitivo da física quântica.

Foi apenas quando ele era um revisor da pesquisa de Al-Khaymani chamou a atenção dela É para os paralelos entre seu trabalho e os cristais de tempo que ela mudou seu foco para este novo campo excitante da física.

“Os cristais do tempo são um exemplo claro de um novo tipo de fase quântica desequilibrada da matéria”, Ele diz Khaymani.

“Embora muito do nosso conhecimento da física da matéria condensada dependa de sistemas de equilíbrio, esses novos dispositivos quânticos nos fornecem uma janela fascinante para novos sistemas de não equilíbrio na física multicorpo.”

A modelagem de cristal de tempo na tecnologia quântica do Google permitiu à equipe procurar sinais de repetição infinita dentro de algumas centenas de chutes do pulso de laser. Eles também podem executar a simulação ao contrário e expandir seu tamanho.

“Ele basicamente nos disse como corrigir seus próprios erros, de modo que a impressão do comportamento perfeito de um cristal de tempo pudesse ser verificada por observações de tempo finito”, Ele diz Roderich Moessner, um físico teórico do Instituto Max Planck de Física de Sistemas Complexos da Alemanha.

Ter maneiras de modelar cristais em tempo real com a confiança de que eles representam uma fase verdadeiramente única da matéria pode ser inestimável na investigação das complexidades insanas da física quântica de desequilíbrio.

Os cristais de tempo prometem ser uma janela para as novas maneiras em que uma ampla variedade de sistemas complexos operam, fornecendo percepções não apenas dos espaços quânticos, mas de sistemas complexos como o nosso cérebro.

Um dia, muitos cientistas de vários campos estarão no mercado por um período de cristal. Agora há menos chance de serem roubados.

Esta pesquisa foi publicada em temperar natureza.