Fizikçiler yeni bir zamansal faz gözlemledi: 'rondeau' zaman kristali

Fizikçiler yeni bir zamansal evre gözlemledi: 'rondeau' zaman kristali

Özet

Araştırmacılar, "rondeau" kristali adını verdikleri zamansal bir evrenin deneysel gerçekleşmesini rapor ediyor. Sistem, her sürüş döngüsünde bir kez örneklendiğinde kararlı ve tekrarlanabilir bir model sergilerken, bu örnekleme noktaları arasında kasıtlı olarak değiştirilmiş, kısa ömürlü düzensizliğe izin veriyor. Deneyde, ritmi stabilize etmek için elmastaki karbon-13 nükleer spinleri ve tasarlanmış mikrodalga darbe dizileri kullanıldı.

Zaman kristali nedir?

Zaman kristali, sürülen çok parçacıklı bir sistemin, sürüşün zaman-çeviri simetrisini bozan kalıcı bir zamansal düzen sergilediği denge dışı bir evredir. Bu durumda rondeau kristali, uzun ömürlü, döngüden döngüye tekrarlamayı kontrollü döngü içi varyasyonla birleştirir.

Deneysel platform ve yöntemler

Deneyde, doğal olarak oluşan karbon-13 nükleer spinlerine bağlı nitrojen-boşluk (NV) kusurları içeren bir elmas kuantum simülatörü platformu kullanıldı. Karbon-13 topluluğunu hiperpolarize etmek ve kolektif spin dinamiklerini yüksek doğrulukla okumak için optik ve mikrodalga kontrolü uygulandı.

Araştırmacılar; mikrodalga darbe zamanlamasını ve şeklini kontrol etmek için bir keyfi dalga biçimi üreteci kullanarak, kesinlikle periyodik, yarı periyodik ve kasıtlı olarak rastgele seçilmiş döngü içi yapılar dahil olmak üzere tasarlanmış sürüş dizileri programladılar. Ekip, birçok sürüş döngüsü boyunca kolektif spin tepkisini ölçerek, bireysel döngüler içindeki gürültülü mikro harekete rağmen uzun ömürlü stroboskopik düzeni belirledi.

Temel gözlemler

• Sürüş döngüsü başına bir kez gözlemlendiğinde, kolektif spin konfigürasyonu yüksek doğrulukla tekrarlanarak stroboskopik düzeni kanıtladı.
• Her döngü içinde oluşturulan düzensizlik, ölçümler stroboskopik olarak alındığında uzun süreli tekrarlayan kalıbı bozmadı.
• Stroboskopik yaşam süreleri bazı çalışmalarda dört saniyeyi aştı; bu, yüzün üzerinde sürüş periyodu boyunca yapılan gözleme tekabül ediyor ve dinamiklerin spektral analizine olanak tanıyor.

Önem ve potansiyel uygulamalar

Sınırlamalar ve gelecek yönelimler

Bu gösterim, hazır bir teknolojiden ziyade bir prensip kanıtıdır. Dikkatli bir hiperpolarizasyona, düşük gürültülü mikrodalga kontrolüne ve hassas okumaya dayanıyordu. Koherens süreleri, çok parçacıklı, oda sıcaklığındaki katı hal topluluğu için uzun olsa da, mühendislik ürünü kübit belleklerine kıyasla kısa kalmaktadır. Gelecekteki çalışmalar, yaşam sürelerini uzatmak ve hassasiyeti artırmak için diğer ana malzemeleri, alternatif spin türlerini ve geliştirilmiş kontrol elektroniğini araştırabilir.

Geniş kapsamlı etkiler

Kavramsal olarak rondeau kristali, zamansal simetri kırılmasının katmanlı yapıyı destekleyebileceğini göstermektedir: kaba zaman ölçeklerindeki kararlı düzen, daha ince ölçeklerdeki kasıtlı düzensizlikle bir arada var olur. Bu durum, bazı serbestlik derecelerinin düzenli, diğerlerinin ise düzensiz olduğu uzay malzemelerindeki fenomenleri yansıtır ve sürülen kuantum sistemlerinde bilgiyi ve tutarlı davranışı organize etmenin yeni yollarını önerir.

Görünüm

Bir rondeau zaman kristalinin gözlemlenmesi, denge dışı evreleri incelemek ve zamansal yapıdan yararlanan kontrol teknikleri geliştirmek için yeni bir platform sunmaktadır. Bu bulguları pratik algılama veya bilgi işleme araçlarına dönüştürmek; daha uzun koherens süreleri ve daha fazla dayanıklılık elde etmek için malzeme ve kontrolde daha fazla iyileştirme gerektirecektir.