Темпоральный кристалл

Темпора́льный (временно́й) криста́лл — физическая система с нарушенной симметрией относительно сдвига во времени, приводящей к наличию периодического движения даже в состоянии с наименьшей энергией. Идея существования таких систем была выдвинута в 2012 году Фрэнком Вильчеком[1]. В 2015 году было доказано, что создание темпорального кристалла в термодинамически равновесной системе невозможно, если взаимодействия в системе носят короткодействующий характер.

История
Нобелевский лауреат Франк Вильчек из Парижского университета в Сакле

Впервые квантовые темпоральные кристаллы были экспериментально продемонстрированы в 2017 году на основе неравновесных систем, периодически получающих энергию от лазерного или микроволнового излучения[2]. Такие кристаллы получили название дискретных, поскольку за счёт периодического внешнего воздействия могут быть описаны уравнениями с дискретным временем, в которых величина дискрета (шага) равна периоду внешнего воздействия. При этом наблюдается нарушение симметрии относительно сдвига времени на этот дискрет, и система в состоянии с наименьшей энергией совершает движение с другим периодом.

Впервые физическая модель, реализующая квантовый темпоральный кристалл, была предложена в 2019 году на основе системы кубитов с многочастичными нелокальными взаимодействиями[3]. Позже сообщалось о возможности создания темпоральных кристаллов, полностью описываемых законами классической физики[4].

В 2021 году исследователи из Google вместе с учёными из Принстона, Стэнфорда и других университетов, заявили о создании темпорального кристалла внутри квантового компьютера[5]. В ходе работы физики задействовали микросхему с двумя десятками кубитов, именно она выступала темпоральным кристаллом.

Примечания
  1. Frank Wilczek. Quantum Time Crystals // Physical Review Letters. — 2012-10-15. — Т. 109, вып. 16. — С. 160401. — doi:10.1103/PhysRevLett.109.160401.
  2. Аня Грушина. Рябь времени, или Когда физика лучше фантастики // Наука и жизнь. — 2017. — № 6. —С. 10-13
  3. Valerii K. Kozin, Oleksandr Kyriienko. Quantum Time Crystals from Hamiltonians with Long-Range Interactions // Physical Review Letters. — 2019-11-20. — Т. 123, вып. 21. — С. 210602. — doi:10.1103/PhysRevLett.123.210602.
  4. Физики реанимировали идею классических временных кристаллов. N+1. Дата обращения: 14 октября 2021.
  5. Google Quantum AI and collaborators. Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor (англ.) // arXiv : Препринт. — 2021. — 7 августа.

Литература
  • Gibney E. The quest to crystallize time (англ.) // Nature. — 2017. — Vol. 543, no. 7644. — P. 164—166. — doi:10.1038/543164a.
  • Sacha K., Zakrzewski J. Time crystals: a review // Reports on Progress in Physics. — 2018. — Vol. 81. — P. 016401 (25 pp). — doi:10.1088/1361-6633/aa8b38.
  • Yao N., Nayak C. Time crystals in periodically driven systems // Physics Today. — 2018. — Vol. 71, № 9. — P. 40—47. — doi:10.1063/PT.3.4020.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.