Wetenschappers hebben zojuist een nieuwe stap gezet in de richting van praktische tijdkristallen. Nieuw experimenteel werk maakte het mogelijk om een tijdkristal te verkrijgen bij kamertemperatuur in een systeem dat niet geïsoleerd is van de omgeving. Dit, zeggen de onderzoekers, maakt de weg vrij voor het maken van tijdkristallen op chipschaal die kunnen worden gebruikt in de echte wereld, ver van de dure laboratoriumapparatuur die nodig is om hun werking te ondersteunen.
Tijdkristallen, soms ook ruimte-tijdkristallen genoemd, waarvan het bestaan pas een paar jaar geleden werd bevestigd, zijn net zo fascinerend als hun naam. Ze zijn een fase van materie die erg lijkt op gewone kristallen, met één zeer belangrijke extra eigenschap. In gewone kristallen zijn de atomen gerangschikt in een vaste driedimensionale roosterstructuur - een goed voorbeeld is het atoomrooster van diamant of kwarts. Deze herhalende roosters kunnen qua configuratie variëren, maar binnen een bepaalde formatie bewegen ze niet veel, ze herhalen zich alleen ruimtelijk.
In tijdelijke kristallen gedragen atomen zich iets anders. Ze oscilleren, draaien eerst in de ene richting en vervolgens in een andere. Deze trillingen zijn vastgelegd op een regelmatige en specifieke frequentie. Als de structuur van gewone kristallen zich herhaalt in de ruimte, dan wordt het in tijdkristallen herhaald in ruimte en tijd. Wetenschappers gebruiken vaak Bose-Einstein-condensaten van magnon-quasideeltjes om tijdkristallen te bestuderen. Ze moeten worden bewaard bij extreem lage temperaturen, zeer dicht bij het absolute nulpunt. Dit vereist zeer gespecialiseerde, geavanceerde laboratoriumapparatuur.
in zijn nieuwe Onderzoek wetenschappers creëerden een tijdelijk kristal zonder onderkoeling. Hun tijdkristallen waren volledig optische kwantumsystemen die bij kamertemperatuur waren gemaakt. Om de integriteit van het systeem bij kamertemperatuur te behouden, gebruikte het team zelfinjectievergrendeling, een techniek die ervoor zorgt dat een specifieke optische frequentie bij de laseruitgang wordt gehandhaafd. Dit betekent dat het systeem uit het laboratorium kan worden verplaatst en kan worden gebruikt voor veldtoepassingen, zeggen de onderzoekers.
Naast mogelijke toekomstige studies van tijdkristaleigenschappen zoals faseovergangen en tijdkristalinteracties, kan het systeem worden gebruikt voor nieuwe metingen van de tijd zelf. Tijdkristallen kunnen worden geïntegreerd in kwantumcomputers.
Lees ook: