Amikor az elektromosság átmegy egy kvarckristályon, impulzus keletkezik, amely szerint az óra beállítható. Másrészt, miután elkezdte olvadni az idő kristályát, behatolhat az Univerzum legmélyebb titkaiba.
Japánban egy kutatócsoport kimutatta, hogy az időkristályokként elrendezett részecskék kvantumalapjai elméletileg felhasználhatók meglehetősen összetett hálózatok ábrázolására, az emberi agytól kezdve az Internetig, amint azok felbomlanak.
“A klasszikus világban ez nem lett volna lehetséges, mivel hatalmas számítási teljesítményre lett volna szükség” – mondja Martha Estarellas, a tokiói Nemzeti Informatikai Intézet (NII) kvantumszámítástechnikai mérnöke.
“Nemcsak a kvantumfolyamatok képviseletének és megértésének új módját kínáljuk, hanem a kvantumszámítógépek szemléletének új módját is.”
Mivel elméletileg először 2012-ben írta le őket a Nobel-díjas Frank Wilczek, az időkristályok megkérdőjelezték a fizika alapjait.
Az anyag új állapotának változata gyanúsan hasonlít az örökmozgáshoz – a részecskéket időszakosan átrendezik anélkül, hogy energiát fogyasztanának vagy elveszítenének, és időben megismétlik önmagukat.
Ennek oka, hogy az alkotó atomjaik által megosztott hőenergia nem tud pontosan egyensúlyba kerülni a háttérrel.
Kicsit olyan, mint egy forró csésze tea, amely kissé forróbb marad, mint a környezet, függetlenül attól, hogy mennyi ideig van az asztalon. Csak, mivel ezekben a ketyegő anyagcsomókban lévő energia nem használható fel másutt, az időkristályok elmélete elkerüli a fizikai törvények megsértését.
Néhány évvel ezelőtt a kísérleti fizikusok sikeresen pozícionálták az ytterbium-ionok vonalát úgy, hogy lézerrel megvilágítva az összefonódott elektronpörgéseiket ily módon kidobták az egyensúlyból.
Hasonló viselkedést figyeltek meg más anyagokban is, amelyek új betekintést nyújtottak abba, hogyan alakulhatnak ki a kvantum kölcsönhatások az összefonódott részecskerendszerekben.
Jó tudni, hogy van idő kristályszerű viselkedés. A következő kérdés: felhasználhatjuk-e egyediségüket valami praktikusra?
Egy új tanulmányban, az eszközkészlet segítségével az időkristály helyének lehetséges változásainak feltérképezésére (amint azt az alábbi videó mutatja), a kutatók megmutatták, hogy az időkristályos készülék diszkrét megsemmisítése – megolvasztása – utánozza-e a rendkívül összetett hálózatok kategóriáját.
“Ez a típusú hálózat nem szabályos vagy véletlenszerű, de nem triviális topológiai struktúrákat tartalmaz, amelyek számos biológiai, társadalmi és technológiai rendszerben megtalálhatók” – írják a kutatók jelentésükben.
Egy ilyen bonyolult rendszer szuperszámítógépen történő szimulálása gyakorlatilag hosszú időtartamot, valamint jelentős mennyiségű felszerelést és energiát igényelhet, ha csak lehetséges.
A kvantumszámítás azonban a számítás teljesen más módszerén alapszik – a mérés előtti „qubit” -nak nevezett anyagállapotokban rejlő valószínűség matematikáját felhasználva.
A kvbitek megfelelő kombinációja, ide-oda lengő időkristályokként, jelezheti a hatalmas neuronhálózatokon, a molekulák közötti kvantumkapcsolatokon vagy a világon egymással kommunikáló számítógépeken keresztül közlekedő jeleket.
“Ezzel a multi-qubit módszerrel komplex hálózatot modellezhet, amely akkora, mint az egész Internet” – mondja Kae Nemoto, az NII elméleti fizikusa.
Ha alkalmazzuk az időkristályokról tanultakat a technológia ezen fejlődő formájára, az új gyógyszerek feltérképezésének és modellezésének teljesen új módját nyújthatja számunkra, az új gyógyszerektől kezdve a jövőbeni kommunikációig.
Bármilyen legyen is, alig érintjük meg az anyag új állapotának lehetőségeit. Az ilyen kutatások alapján biztosak lehetünk abban, hogy az idő mellettünk van, amikor a kvantumszámítás jövőjéről van szó.
A kutatás a Science Advances folyóiratban jelent meg.
