Forskare som arbetar i partnerskap med Google kan precis ha använt teknikjättens kvantdator för att skapa en helt ny fas av materia - tidskristallen.
Med förmågan att röra sig oändligt mellan två tillstånd utan att förlora energi, undviker tidskristaller en av fysikens viktigaste lagar, termodynamikens andra lag, som säger att oordningen eller entropin i ett isolerat system alltid måste öka.
Dessa konstiga tillfälliga kristaller förblir stabila och motstår all upplösning till slumpmässighet, trots att de befinner sig i ett konstant tillstånd av flöde. Förekomsten av denna märkliga nya fas av materia är otroligt spännande för fysiker, särskilt eftersom förekomsten av tidskristaller först förutspåddes för bara 9 år sedan.
Enligt en forskningsartikel kunde forskare skapa en tidskristall på cirka 100 sekunder med hjälp av qubits (kvantberäkningsversionen av en traditionell datorbit) inuti kärnan av Googles Sycamore-kvantprocessor. Inuti Google Sycamore "box" kan vi se kvantprocessorns qubits precis som våra mynt. Precis som mynt kan vara huvuden eller svansar, kan qubits vara antingen 1 eller 0 – de två möjliga positionerna i ett tvåtillståndssystem – eller en konstig kombination av båda tillståndens sannolikheter, kallad superposition. Det konstiga med tidskristaller är att ingen mängd svängningar eller övergångar från ett tillstånd till ett annat kan ändra qubits för tidskristallen till tillståndet med lägst energi, vilket är en slumpmässig konfiguration, de kan bara vända den från det ursprungliga tillståndet till en annan stat och sedan tillbaka. I denna mening är tidskristallen som en pendel som aldrig slutar svänga.
Googles experiment kommer sannolikt att förbli det bästa sättet att studera tidskristaller under överskådlig framtid. Medan många andra projekt har lyckats skapa vad som övertygande verkar vara tillfälliga kristaller på andra sätt – med diamanter, superfluid helium-3, kvasipartiklar och med Bose-Einstein-kondensat – försvinner för det mesta kristallerna som produceras i dessa uppsättningar för snabbt för detaljerad studie.
Den teoretiska nyheten med kristaller är på sätt och vis ett tveeggat svärd, eftersom fysiker just nu försöker hitta tydliga tillämpningar för dem, till exempel kan de användas som högprecisionssensorer eller för att utveckla kvantdatorer.
Läs också:
Kommentera uppropet