2012 年、マサチューセッツ工科大学 (MIT) の物理学者であるフランク ウィルチェックは、物理法則にも時間的対称性があることに注目しました。 これは、後で繰り返される実験が同じ結果をもたらすはずであることを意味します。 Wilczek は、通常のクリスタルとの類似性を引き出しましたが、時間の次元において、この自発的な時間破りの対称性をタイム クリスタルと呼びました。 数年後、物理学者はついにそれを構築することができました。
「タイムクリスタルは二つの世界の境界の一部を覆っている。 時間の結晶を詳細に研究することで、境界を取り除く方法を学ぶことができるかもしれません。」と、英国のランカスター大学でプロジェクトの主任科学者を務めるサムリ・オーティ氏は述べています。
新しい研究では、Autti と彼のチームは「マグノン」を使用してタイム クリスタルを作成しました。 マグノンは、原子グループの集団状態で発生する準粒子です。 この場合、物理学者のグループは、ヘリウム 3 (3 つの陽子と 3 つの中性子のみを持つヘリウム原子) を取り、それを絶対零度から 万分の 度以内に冷却しました。 この温度では、ヘリウム はボース アインシュタイン凝縮体になり、すべての原子が共通の量子状態を持ち、互いに協調して動作します。 この凝縮体では、ヘリウム のすべての電子スピンが結合して連携し、マグノンという磁気エネルギーの波を生成します。 これらの波は際限なく前後に飛び散り、時間の結晶に変わりました。
Autti のチームは、それぞれが別々のタイム クリスタルとして動作するマグノンの つのグループを取得し、互いに影響を与えることができるようにそれらを十分に近づけました。 マグノンの複合システムは、 つの異なる状態を持つ つのタイム クリスタルとして機能しました。
この実験の目標は、量子コンピューティングに使用できるタイム クリスタルの安定した動作システムを作成することです。 古典的なコンピューター システムでは、情報の基本単位はビットであり、0 または 1 の状態をとることができます。一方、量子コンピューティングでは、各「キュービット」が同時に複数の場所にある可能性があるため、より多くの計算が可能になります。実行されます。
「これは、ラボの外でも機能する量子デバイスの構成要素としてタイムクリスタルを使用できることを意味する可能性があります。 そのような事業では、私たちが作成した レベルのシステムが主要な構成要素になります。」、 - アウッティは言った。
この研究は現在、実用的な量子コンピューターには程遠いですが、興味深い研究の方向性を切り開いています。 実際、物理学者は、 つの接続された時間結晶のシステムを作成しました。これは、熱力学の通常の法則が適用されない無限ループに閉じ込められた奇妙な量子システムです。 科学者が量子状態を破壊することなく つのタイム クリスタルのシステムを操作できれば、真のコンピューティング デバイスとなるより大きなタイム クリスタル システムを構築できる可能性があります。
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