Cristais do tempo são ‘impossíveis’, mas estão sujeitos à física quântica

Em um novo experimento, os cientistas criam dois cristais do tempo dentro de um superfluido e os colocam em contato.

Há muito se pensa que os cristais do tempo são impossíveis porque seu movimento perpétuo parece desafiar as leis da física. No entanto, usando a física quântica Os cientistas não apenas criaram cristais do tempo, mas agora também estão mostrando que têm potencial para alimentar dispositivos úteis no futuro.

Os cientistas criaram o primeiro sistema de “cristal do tempo” de dois corpos em um experimento que parece distorcer as leis da física.

Isso ocorre depois que a mesma equipe testemunhou recentemente a primeira interação de uma nova fase do assunto.

Há muito se acredita que os cristais do tempo são impossíveis porque são feitos de átomos em movimento sem fim. A descoberta publicada hoje (2 de junho de 2022) na revista Comunicações da Naturezamostra que não só os cristais do tempo podem ser criados, mas que podem ser transformados em dispositivos úteis.

Os cristais do tempo diferem dos cristais padrão – como minerais ou rochas – que consistem em átomos dispostos em um padrão que se repete regularmente no espaço.

Desenvolvido pela primeira vez em 2012 pelo prêmio Nobel Frank Wilczek e definido em 2016, os cristais do tempo exibem a propriedade peculiar de serem estacionários, repetindo o movimento no tempo, apesar de nenhuma entrada externa. Seus átomos estão constantemente oscilando, girando ou se movendo primeiro em uma direção e depois na outra.

Os pesquisadores resfriaram o superfluido líquido hélio-3 até quase zero absoluto (menos 273,15 graus Celsius) dentro dessa geladeira giratória, criando cristais duas vezes e mantendo-os ao alcance. Crédito da imagem: © Aalto University / Mikko Raskinen

O membro do EPSRC, Dr. Samoli Ooty, autor principal do Departamento de Física da Universidade de Lancaster, explicou: “Todo mundo sabe que máquinas de movimento perpétuo são impossíveis. No entanto, na física quântica, o movimento perpétuo é aceitável desde que fechemos os olhos. nesta rachadura podemos fazer cristais do tempo.

“Acontece que colocar os dois juntos funciona lindamente, mesmo que os cristais do tempo não estivessem presentes em primeiro lugar. E já sabemos que eles também estão presentes à temperatura ambiente.”

O “sistema de dois níveis” é um bloco de construção fundamental de um computador quântico. Os cristais do tempo podem ser usados ​​para construir dispositivos quânticos que operam à temperatura ambiente.

Uma equipe internacional de pesquisadores da Lancaster University, Royal Holloway London, Landau Institute e Universidade de Aalto Em Helsinque, cristais de tempo foram observados usando hélio-3, um isótopo raro de hélio com um nêutron faltando. O experimento foi conduzido na Universidade de Aalto.

Eles resfriaram o superfluido hélio-3 a cerca de um décimo milésimo de grau de[{” attribute=””>absolute zero (0.0001K or -273.15°C). The researchers created two time crystals inside the superfluid, and brought them to touch. The scientists then watched the two time crystals interacting as described by quantum physics.

Reference: “Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals” 2 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30783-w